Biologia Celular

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ACADEMIA DE CIÊNCIAS DE ENSINO SUPERIOR E TECNOLÓGICA 
 
 
POLO: ITAPIPOCA 
CURSO: EDUCAÇÃO FÍSICA 
PROFº. MSc. José Ednésio da Cruz Freire 
 
 
 
 
 
 
 
 
Apostila de 
Biologia Aplicada a 
Educação Física 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Itapipoca, 2015 
2 
 
ORIGEM DA VIDA 
 
Provavelmente, todas as pessoas, em algum momento de seu ínfimo tempo de 
vida indagaram-se a cerca da existência das coisas, incluindo, do universo, das 
estrelas, dos planetas e, sem dúvida da própria vida. 
 
De tais questionamentos, a origem da vida é um dos 
fenômenos mais inquietantes. A final de conta, o que é a 
“vida”? Que analogias ou diferenças estruturais, 
processos internos e modos de vida os seres vivos 
apresentam entre si? Qual o parentesco dos vários tipos 
entre si? Como surgiram? Como evoluíram? Tais 
perguntas não são tão fáceis de serem respondidas. 
Contudo, investigações científicas idealizaram diversos 
fundamentos os quais tentam solucionar tais fenômenos. 
 
 
 
 
Houve um tempo em que “nada” havia. Acredita-se que por volta de 17,5 
bilhões de anos atrás, o universo formou-se a partir de uma explosão cataclísmica 
de calor, produzindo Googolplex (Googolplex = 10
googol
 = 
=10
10.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00
0.000.000.000.000.000
) fagulhas subatômicas ricas energeticamente. Instantaneamente, 
elementos mais simples como o hidrogênio e o hélio foram formados. 
 
“A ciência, ao 
longo dos 
séculos tem 
aventurado 
responder, 
especialmente à 
origem da vida”. 
Antes de debruçarmos sobre a origem da vida é necessário 
entendermos como surgiu o universo. 
3 
 
À medida que o universo expandia e esfriava-se, a matéria se condensava sob 
influência da gravidade, formando assim as estrelas. Algumas estrelas tornavam 
colossais e em consequência explodiam como supernovas, liberando energia 
suficiente para fundir núcleos atômicos mais simples em elementos mais 
complexos. Dessa maneira, foi formada ao longo de bilhões de anos, a Terra e 
outros inúmeros astros. Só a Via Láctea, o número de planetas excede um trilhão. 
 
Dos 4.600.000.000 (quatro bilhões e seiscentos milhões) de anos da existência 
da Terra, cerca de 6.000.000 (seiscentos milhões) “iniciais”, perdurou sem 
nenhuma forma de vida. Por outro lado, os últimos 4.000.000.000 (quatro bilhões) 
de anos, a vida tem reinado em nosso planeta, nos mais variados habitats. 
Infelizmente ou “felizmente” (pense um Santanaraptor placidus (Fig. 01) caçando 
nesse momento por esses arredores, por certo estaríamos em pânico.) cerca de 
99% de todas as forma vidas que já existiram no planeta, encontram-se extintas 
hoje. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 01 – Santanaraptor placidus, dinossauro carnívoro que viveu no Ceará a 100 milhões de anos atrás. 
 
Mesmo a biodiversidade restante (cerca de 1%) representa um total no qual 
não sabemos ao certo. Nesse instante, é oportuno introduzir os conceitos 
O Santanaraptor (S. placidus, em 
latim Predador de Santana) foi um 
dinossauro terópode (carnívoro), 
bípede de 2,5 m de altura que viveu 
há cerca de 110 milhões de anos no 
nordeste do Brasil mais precisamente 
na formação Santana, Bacia do 
Araripe (CE). 
 
4 
 
fundamentais da Sistemática (Ciência da Diversidade Biológica). Quando você 
pára e examina um arbusto, um fungo ou um animal, especialmente os exóticos, 
normalmente você indaga: “Qual o nome...?” Para os biólogos, a pluralidade de 
organismos deve ser reconhecida através de um nome científico alinhado a 
caracteres estruturais e, sobretudo, por aspectos moleculares baseados em 
seqüenciamento de proteínas, fragmentos de ácidos nucléicos ou mesmo o genoma 
completo (Fig. 02a e 02b). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Fig. 02a – Classificação dos seres vivos de acordo com Whittaker. 
 
Fig. 02b – Classificação dos seres vivos de acordo com Woese. 
 
Contudo, o fenômeno “vida” ainda nos inquieta... 
Onde é como a vida surgiu? Várias teorias tentam 
explicar tal fenômeno, destacando-se as Teorias: 
Abiogênese, Biogênese, Panspermia e o Criacionismo. 
? 
“Onde e como a 
vida surgiu?”. 
5 
 
A LÓGICA MOLECULAR DA VIDA 
 
Os seres vivos são 
constituídos de moléculas 
desprovidas de vida. Tais 
moléculas, quando isoladas e 
examinadas individualmente, 
comportam-se de acordo com 
as leis físicas e químicas que 
descrevem o comportamento 
da matéria inanimada. 
 
Apesar disso, os organismos vivos apresentam atributos peculiares, que não 
são encontrados em aglomerados de matéria inanimada. O exame de alguns desses 
atributos especialmente caracteriza o enfoque de questões fundamentais que é 
objetivo de estudo da Bioquímica. 
 
A Bioquímica é uma Ciência jovem. Até as últimas 
décadas, poucas universidades a reconheciam como 
Ciência autônoma. Há duas linhas paralelas na 
genealogia da Bioquímica de nossos dias. Uma delas 
provém da Medicina e da Fisiologia, como um produto 
secundário das pesquisas iniciais da composição química 
do sangue, da urina e dos tecidos, e de suas variações 
normais e patológicas. A outra linha provém da Química 
Orgânica, a partir dos estudos iniciais da estrutura dos 
compostos orgânicos de ocorrência natural. 
 
 
 
Fig. 06 – Os seres vivos são constituídos de moléculas 
desprovidas de vida, assim como os seres inanimados. 
 
. 
Surge a seguinte 
questão: se os 
organismos vivos são 
constituídos de 
moléculas 
intrinsecamente 
inanimadas, por que 
a matéria viva difere 
tão radicalmente da 
matéria não-viva, 
que também consiste 
intrinsecamente de 
moléculas 
inanimadas? 
6 
 
Características da matéria viva 
 
Seres vivos Matéria inanimada 
1. Estes são estruturalmente complexos 
e organizados; 
 
 
 
1. Usualmente consiste de misturas de 
compostos químicos relativamente 
simples; 
 
 
2. Extraem, transformam e usam a 
energia que encontram no meio 
ambiente; usualmente na forma de 
nutrientes químicos ou da energia 
radiante de luz solar; 
 
 
 
2. Não usa a energia de forma 
sistemática para manter a sua estrutura 
ou para realizar trabalho. A matéria 
inanimada tende a se degenerar em um 
estado mais desordenado, alcançando 
um equilíbrio com o meio ambiente; 
 
 
3. Estes são capacitados para a auto-
replicação e automontagem; 
 
 
 
 
3. Não mostra capacidade para crescer e 
se reproduzir em forma idênticas, em 
massa, forma e estrutura interna, 
geração após geração; 
 
4. Cada parte de um organismo vivos 
tem uma função específica; isto é 
verdadeiro não somente para as 
estruturas macroscópicas, como folhas e 
caules ou coração e pulmões, mas 
também para as estruturas intracelulares 
microscópicas, como núcleo e 
cloroplastos. 
 
 
4. Não há função de suas partes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 
 
CÉLULAS 
 
Tudo começou com uma única célula. A primeira célula divide-se em duas, e 
as duas em quatro, e assim por diante. Após, apenas 47 duplicações, obtém-se um 
aglomerado de 10 mil trilhões (10.000.000.000.000.000) de células. Cada um delas 
capaz de discriminar “exatamente” o que fazer para preservar desde concepção até 
o seu último alento. Cada uma possui uma cópia do código genético completo – o 
manual de instruções para o indivíduo; portanto, além da função específica que 
desempenha, ela conhece todas as suas funções no organismo, trabalhando 
dedicadamente para o seu bem-estar geral. 
 
Quando você come, são as células que extraem os 
nutrientes, distribuem a energia e eliminam os resíduos – tudo 
aquilo que você aprendeu na aula de biologia –, mas também 
se lembram de deixá-lo com fome, e o recompensam com 
uma sensação de bem-estar depois, de modo que você não se 
esqueceráde comer novamente. Mantêm seus cabelos 
crescendo, seus ouvidos com cera e seu cérebro ronronando, 
entre outras funções. 
 
Surpresas no nível celular ocorrem o tempo todo. Na natureza, o óxido nítrico 
é uma toxina poderosa e um componente comum da poluição do ar. Portanto, é 
natural que os cientistas ficassem atônicos quando, em meados da década de 1980, 
descobriram que ele era produzido, com curiosa dedicação, por células humanas. 
Sua finalidade era, no início, um mistério, mas depois os pesquisadores começaram 
a encontrá-lo por toda parte: controlando o fluxo sanguíneo e os níveis de energia 
“Graças 
às células, 
você se 
levanta, se 
espreguiça ou 
dá 
cambalhotas”
. 
8 
 
das células, atacando cânceres e outros patógenos, regulando o sentido do olfato, 
até ajudando nas ereções do pênis. 
 
Não obstante, as moléculas que constituem as células são formadas pelos 
mesmos átomos encontrados nos objetos inanimados. Todavia, na origem e 
evolução das células alguns tipos de átomos foram “selecionados” para a 
constituição das biomoléculas. Noventa e nove por cento da massa das células é 
formada por hidrogênio, carbono, oxigênio e nitrogênio, enquanto, que nos seres 
inanimados da crosta terrestre, os quatro elementos mais abundantes são o 
oxigênio, silício, alumínio e sódio. Excluindo-se a água, existe nas células 
predominância absoluta de compostos de carbono, extremamente raros na crosta 
terrestres, portanto, a primeira célula e, as que dela evoluíram, selecionaram os 
compostos de carbono (compostos orgânicos), cujas propriedades químicas são 
mais adequadas à vida. 
 
Portanto, as células podem ser entendidas como as menores unidades 
morfofuncionais de todos os seres vivos. Tal descoberta foi realizada em 1663, pelo 
inglês Robert Hooke, quando examinava cortiças vegetais em um microscópio 
rudimentar. As observações de Hooke levaram-no a concluir que as cortiças eram 
constituídas por cavidades poliédricas às quais chamou de células (do latim: cella = 
pequena cavidade) – nenhuma realização despertou mais admiração que seu 
popular livro Microphagia: or some physiological descriptions of miniature bodies 
made by magnifying glasses [Microfagia: ou algumas descrições fisiológicas de 
corpos minúsculos obtidas por lentes de aumento], produzido em 1665. Contudo, a 
teoria celular só foi formulada em 1839 por Schleiden e Schwann, concluindo que 
todos os seres vivos são formados por células. 
 
9 
 
Nas últimas décadas a microscopia eletrônica tem demonstrado que existem 
três classes de células, ou seja, células procariontes incompletas, células 
procariontes e as células eucariontes. 
 
Células procarióticas “incompletas” 
 
As bactérias dos grupos das rickéttsias e das 
clamídias são muito pequenas, não possuindo a 
capacidade de autoduplicação independentemente da 
colaboração de outras células. Como os “vírus”, as 
rickéttsias e clamídias são parasitas celulares 
obrigatórios, pois só proliferam no interior de células 
eucarióticas (Fig. 07). 
 
Apesar de mecanismo reprodutivo semelhante aos vírus, às células 
incompletas diferem em três aspectos fundamentais: (1) os vírus contêm apenas um 
tipo de ácido nucléico que pode ser ácido ribonucléico (RNA) ou o 
desoxirribonucléico (DNA), enquanto às células incompletas contêm ao mesmo 
tempo DNA e RNA; (2) os vírus carregam, codificada em seu ácido nucléico, a 
informação genética para a formação de novos vírus, mas não possuem organelas e, 
por isso, fazem uso da maquinaria das células para se multiplicar. As células 
incompletas, as contrário, têm parte da maquina de síntese para reproduzir-se, mas 
necessitam da suplementação fornecida pelas células parasitadas; (3) as células 
incompletas têm uma membrana semipermeável, através da qual ocorrem trocas 
com o meio, o que não acontece com os vírus. O invólucro que alguns vírus 
possuem e que, em parte, é constituído de moléculas celulares, perde-se quando 
esses vírus penetram nas células. 
 
 
 
Fig. 07 – Micrografia de uma 
rickéttsia. 
. 
10 
 
 
 
 
Fig. 08 – Estrutura de uma célula 
procariótica. 
 
. 
Provavelmente, as células incompletas são células “degeneradas”, isto é, 
durante a evolução, perderam parte do seu DNA, de suas enzimas e, portanto, sua 
autonomia, tornando-se dependentes das células que se conservaram completas. 
 
Células procarióticas “completas” 
 
Procariontes (pro, anterior, primeiro, 
primitivo -karyon, noz ou amêndoa - núcleo = 
Núcleo Primitivo). As células procarióticas 
completas caracterizam-se pela “pobreza” de 
membranas. Nelas, geralmente à única 
membrana presente é a membrana plasmática. 
Ao contrário das células eucarióticas, as células 
procariontes não possuem membrana separando 
os cromossomos do citoplasma. Esta definição 
engloba todos os organismos dos domínios 
Bacteria e Archaea (Fig. 08). Tais células 
bacterianas possuem diversas morfologias. 
 
A fluidez de sua membrana é controlada somente por fosfolipídios (e não por 
fosfolipídios e esteróis como ocorre em células eucarióticas). A maioria dos 
procariotos vive de forma isolada, outras espécies vivem em comunidades ou 
aglomerados, no entanto, não tem a capacidade de formar tecidos, etc (Fig. 09). 
Com exceção dos ribossomos, os procariotos não possuem a maior parte das 
organelas, incluindo mitocôndrias ou cloroplastos, seu citoplasma não está dividido 
em compartimentos, como ocorre nos eucariontes. O DNA dos procariontes, 
geralmente é composto por um único cromossomo circular, localizado numa zona 
 
11 
 
chamada nucleóide no citoplasma. Este não constitui, no entanto, um verdadeiro 
núcleo. Também pode existir DNA sob a forma de anéis – os plasmídeos. Os 
mesossomos, invaginações na membrana citoplasmática, estão incluídos na 
composição dos procariotos. 
 
 
Fig. 09 – Desenhos coloridos representando deferentes grupos de procariotos. 
 
Os procariontes apresentam metabolismo muito diversificados, capacitado-os a 
colonizar diferentes habitats, tais como tratos digestivos de animais, ambientes 
vulcânicos, ambientes salobros, etc. Sua reprodução é do tipo assexuada por fissão 
binária, cissiparidade ou, ainda, bipartição. Outras formas de recombinação de 
DNA entre procariontes incluem a transformação e a transdução (Fig. 10). 
 
12 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 10 – Esquemas mostrando as diferentes formas de reprodução dos procariotos. 
 
13 
 
O mecanismo de recombinação pode ocorrer entre bactérias de diferentes 
gêneros “emprestando” características de um gênero a outro. Nesse ínterim, o 
processo mais temido pelo homem, diz respeito à aquisição de resistência a 
antibióticos através da transferência de plasmídeos contendo genes que conferem 
essa resistência. 
 
Células eucarióticas 
 
Essas células apresentam duas partes morfologicamente bem distintas – o 
citoplasma e o núcleo –, entre as quais existe um trânsito constante de moléculas 
diversas, nos dois sentidos. O citoplasma é envolvido pela membrana plasmática, e 
o núcleo pelo envoltório nuclear (Fig. 11). 
 
 
Fig. 11 – Esquemas mostrando uma célula animal e uma vegetal. 
 
Uma característica importante das células eucarióticas é sua “riqueza” em 
membranas, formando compartimentos que separam os diversos processos 
metabólicos graças ao direcionamento das moléculas absorvidas e às diferenças 
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enzimáticas entre as membranas dos vários compartimentos. Além de aumentar a 
eficiência, a separação das atividades permite que as células eucarióticas atinjam 
maior tamanho, sem prejuízo de suas funções. Como mencionado anteriormente as 
células contem muitas organelas e/ou compartimentos, ver abaixo: 
 
Citoplasma → Nas células eucariotes contém as organelas, como mitocôndrias, 
retículo endoplasmático, aparelho golgiense, lisossomos, peroxissomos, pode 
apresentar depósitosde substâncias diversas, como grânulos de glicogênio 
(animais), amido (vegetais), lipídios e outros. Preenchendo o espaço entre essas 
estruturas, encontra-se a matriz citoplasmática ou citossol. O citossol contém água, 
íons diversos, aminoácidos, precursores dos ácidos nucléicos, numerosas enzimas, 
as quais desempenham as mais variadas funções celulares. O citossol possui 
microfibrilas (actina) e microtúbulos (tubulina), cujas unidades monoméricas se 
podem despolimerizar e polimerizar novamente, de modo reversível e dinâmico, o 
que explica as modificações de sol para gel e vice-versa observadas no citoplasma. 
 
Fig. 12 – Esquemas mostrando o citoplasma de uma célula. 
 
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Membrana plasmática → Tem cerca de 7 a 10 nm de espessura e aparece nas 
eletromicrografias como duas linhas escuras separadas por uma linha central clara. 
Essa estrutura trilaminar é comum às outras membranas encontradas nas células, 
sendo por isso chamada unidade de membrana ou membrana unitária. 
 
As unidades de membrana são bicamadas lipídicas formadas principalmente 
por fosfolipídios (animais) e glicerofosfolipídios (vegetais), contendo uma 
quantidade variada de moléculas protéicas, contudo mais evidente em membranas 
com maior atividade funcional. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 13 – Esquemas de uma membrana celular mostrando diversas moléculas a ela associada. 
 
Mitocôndria → A principal função dessas organelas (Fig. 15), é a liberação de 
energia gradualmente das moléculas de ácidos graxos e glicose, provenientes dos 
alimentos, produzindo calor e moléculas de ATP (adenosina trifosfatada). A 
16 
 
energia armazenada no ATP é usada pelas células para a realizar suas diversas 
funções. 
 
 
 
Fig. 14 – Esquemas de uma mitocôndria mostrando os diversos compartimentos e moléculas associadas. 
 
Retículo endoplasmático → No citoplasma 
das células eucarióticas existe uma rede de 
vesículas achatadas, vesículas esféricas e 
túbulos que se intercomunicam. Esses 
elementos possuem uma parede formada por 
uma unidade de membrana que delimita 
cavidades, as cisternas do retículo 
endoplasmático (Fig. 15). 
 
As cisternas constituem um sistema de túneis, de forma muito variável, que 
percorre o citoplasma. Distingue-se o retículo endoplasmático rugoso, ou granular e 
o liso. 
 
 
 
 
Fig. 15 – Desenho esquemático do 
reticulo endoplasmático. 
 
. 
17 
 
Endossomos → Os endossomos (Fig. 16) formam um compartimento que recebe 
as moléculas introduzidas no citoplasma das células pelas vesículas de pinocitose, 
que se originam da membrana plasmática. A função dessa organela é a separação e 
o endereçamento do material que penetra no citoplasma. O sistema endossomal 
constitui-se de um sistema de caráter irregular de vesículas e túbulos e, com pH 
ácido em seu interior. 
 
Aparelho golgiense → Essa organela é também conhecida como zona ou 
complexo de Golgi, estando constituída por um número variável de vesículas 
circulares achatadas e por vesículas esféricas de diversos tamanhos. Em muitas 
células, o aparelho golgiense (Fig. 16), localiza-se em posição constante, quase 
sempre ao lado do núcleo, no entanto, ela pode encontrar-se disperso pelo 
citoplasma. Essa organela tem múltiplas funções, porém, é muito importante na 
separação e endereçamento das moléculas sintetizadas nas células, encaminhando-
as para as vesículas de secreção, para os lisossomos ou para a membrana celular. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 17 – Desenho esquemático do complexo golgiense. 
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Lisossomos → Os lisossomos são depósitos de enzimas utilizadas pelas células 
para digerir moléculas introduzidas por pinocitose, por fagocitose ou então pelas 
próprias organelas. 
 
Peroxissomos → São organelas caracterizadas pela presença de enzimas oxidativas 
que transferem átomos de hidrogênio de diversos substratos para o oxigênio, 
segundo a reação [RH2 + O2 → R + H2O2]. Os peroxissomos contêm a maior parte 
da catalase celular, enzima que converte peróxido de hidrogênio (H2O2) em água e 
oxigênio, segundo a reação [2H2O2 → 2H2O + O2]. A atividade da catalase é 
importante porque o peróxido de hidrogênio (H2O2) que se forma nos peroxissomos 
é um oxidante enérgico e prejudicaria a célula se não fosse eliminado rapidamente. 
Os peroxissomos têm ainda a função de desintoxicação e de β-oxidar os ácidos 
graxos, produzindo acetil-CoA, que por sua vez, penetram nas mitocôndrias, onde 
vai participar da síntese de ATP através do ciclo de Krebs ou então ser utilizado em 
outros compartimentos citoplasmáticos para a síntese de moléculas diversas. 
Calcula-se que 30% dos ácidos graxos sejam oxidados em acetil-CoA nos 
peroxissomos. 
 
Citoesqueleto → Desempenham uma papel de mecânico de suporte, 
estabelecendo, modificando e mantendo a forma celular e a posição de seus 
componentes. É responsável também pelos movimentos celulares como contração, 
formação de pseudópodos e deslocamentos intracelulares de organelas, 
cromossomos, vesículas e grânulos diversos. Os principais elementos do 
citoesqueleto são os microtúbulos, filamentos de actina e filamentos de 
intermediários. 
 
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Núcleo → O núcleo é o responsável pelo controle de todas as funções celulares. A 
maior parte das células de nosso corpo possui um único núcleo. Contudo, há células 
que não possuem núcleo (eritrócitos maduros). Nem todas as células possuem um 
núcleo definido, a biologia as dividiu em dois grupos: células eucariontes (células 
com núcleo definido) e as células procariontes (células sem núcleo definido). Neste 
último caso, ao invés de concentrar-se no núcleo, como ocorre com as células 
eucariontes, o DNA geralmente se encontra no nucleóide. O nucleóide não é um 
verdadeiro núcleo, uma vez que não se encontra separado do resto da célula por 
membrana própria. Este consiste em uma única grande molécula de DNA 
com proteínas associadas. 
 
No caso das células eucariontes, o núcleo encontra-se separado por um 
envoltório nuclear, que, além de ter a função de separar o núcleo do citoplasma, 
comunica-se com o citoplasma através dos poros nucleares. Estes poros são 
responsáveis pelo controle dos transeuntes entre o núcleo e o citoplasma. 
 
Dento do núcleo, encontram-se corpos em formatos esféricos denominados 
nucléolos, compostos protéicos, DNA e RNA e os genes nucleares, também 
conhecidos como código genético. Estes genes são os responsáveis não só pelas 
características hereditárias, como também, pelo controle da maioria das atividades 
realizadas pelas células. De forma geral podemos dizer que o núcleo possui duas 
funções básicas: regular as reações químicas que ocorrem dentro da célula e 
armazenar suas informações genéticas. 
 
 
 
 
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Células tronco 
 
As células troco (ou progenitoras) apresentam características importantes que 
as distinguem de outros tipos celulares: são células não diferenciadas e, portanto 
não especializadas. Outra característica é que sob certas condições fisiológicas e 
experimentais, podem ser induzidas a tornarem-se células com funções especiais, 
tais como células nervosas, musculares, etc. 
 
As terapias celulares, baseadas na utilização de células troncas, podem ser 
definidas como um grupo de tecnologias que dependem da reposição de células 
doentes ou não funcionais por células saudáveis. Há dezenas de tipos diferentes de 
células especializadas no organismo adulto. Todas elas possuem funções 
específicas para o tecido que compõem. Por exemplo, células especializadas no 
músculo cardíaco contraem-se ritmicamente enquanto que células do pâncreas 
produzem insulina. 
 
Descrição dos tipos de células tronco: 
 
1- Totipotentes → São consideradas células mestres do corpo, pois contém a 
informação genética necessária para criar todas as células do corpo incluindo a 
placenta que nutri o embrião. 
 
2- Pluripotentes → São células altamente versáteis e quepodem dar origem a 
qualquer tipo de células, exceto as que formam a placenta. 
 
3- Multipotentes → Podem dar origem a vários outros tipos celulares, mas em 
número limitado. Um exemplo disso são as células hematopoiéticas e 
21 
 
mesenquimais, que podem se desenvolver em vários tipos células. No sangue do 
cordão umbilical e da placenta encontram-se células estaminais (células 
extraordinárias cujo destino ainda não foi “elucidado”. Pode transformar-se em 
vários tipos de células diferentes, através da diferenciação), capazes de se 
transformarem em células de linhagem hematopoiética e mesenquimais. As células 
hematopoiéticas podem se diferenciar em qualquer célula sanguínea, já as 
mesenquimais têm potencial para conversão em outros tipos de células e, como tal, 
podem ter várias utilidades terapêuticas. 
 
 
 
 
Os cientistas usam apenas dois tipos de células troco de seres humanos: 
 
As embrionárias (pluripotentes) e as adultas (multipotentes), cujas funções e 
características são diferentes. 
 
Embrionárias → Como o próprio nome sugere, são derivadas de embriões. 
Especificamente, células tronco embrionárias são derivadas de embriões que se 
desenvolveram de óvulos fertilizados “in vitro” e doados para propósitos de 
pesquisa com o consentimento dos doadores (não são derivados de óvulos 
fertilizados no corpo da mulher). Estes embriões têm tipicamente quatro ou cinco 
dias de idade e são, ao microscópio, uma bola oca de células chamadas blastocisto. 
Porém, já têm vida. Portanto, os inúmeros debates éticos. 
 
Adultas → São células indiferenciadas encontradas entre células diferenciadas, 
dentro de um tecido ou órgão, podem se renovar e se diferenciar para produzir tipos 
Quais células tronco, humanas os cientistas trabalham? 
 
22 
 
especializados de células. O papel primário das células tronco adultas em um 
organismo vivo é manter e reparar o tecido no qual elas são associadas. 
 
Alguns cientistas usam o termo células tronco somática. Diferentemente das 
embrionárias, que são definidas pela sua origem (a camada de células interna do 
blastocisto), a origem das células tronco adultas em tecidos maduros é 
desconhecida. Muitos experimentos, ao longo dos últimos anos, têm demonstrado 
que as células tronco de um tecido estão habilitadas para originar tipos celulares de 
um tecido completamente diferente, um fenômeno conhecido como plasticidade. 
Exemplos de plasticidade incluem células sanguíneas que se tornam neurônios, 
células hepáticas que podem ser induzidas a produzir insulina e células tronco 
hematopoiéticas, que podem se desenvolver em músculo cardíaco. 
 
 
 
 
 
O objetivo seria identificar como as células indiferenciadas tornam-se 
diferenciadas. Os cientistas sabem que “ligar” ou “desligar” os genes é um passo 
central do processo. Algumas das condições médicas mais sérias, tal como o câncer 
e defeitos de nascimento são devidos à divisão células e diferenciação anormais. A 
melhor compreensão do controle genético e molecular destes processos poderá 
informar como tais doenças surgem, bem como podem sugerir novas estratégias 
terapêuticas. 
 
A aplicação mais importante das células tronco humanas é a geração de células 
e tecidos que poderiam ser utilizados para terapias. Células tronco, dirigidas para a 
Qual seria então, o objetivo principal do trabalho com células 
tronco? 
 
23 
 
diferenciarem em tipos celulares específicos, oferecem a possibilidade de uma 
fonte renovável de células e tecidos de reposição para tratar algumas doenças, tais 
como doença de Parkinson, Alzheimer, injúrias da medula espinhal, infarto, 
queimaduras, doenças cardíacas, diabetes, osteoartrite e artrite reumática. 
 
A pesquisa nesse campo avança lentamente e alguns obstáculos técnicos 
significantes ainda carecem de melhores entendimentos. A questão ética é outro 
ponto relevante e que merece uma profunda discussão de todos, cientistas, 
estudantes e leigos. 
 
ÁCIDOS NUCLÉICOS 
 
Estudos recentes apontam para a importância dos 
ácidos nucléicos nos processos inicial do 
desenvolvimento da vida. O RNA terá sido a primeira 
molécula a surgir? Já que este forma curtas cadeias 
espontaneamente em ambientes semelhantes aos 
propostos na teoria dos coacervados. 
 
Além disso, o RNA catalítico (ribozimas) liga-se temporariamente a locais 
específicos de outras moléculas, executando reações em células vivas na ausência 
de enzimas, funcionando simultaneamente como moléculas de informações (DNA) 
e moléculas executoras (proteína) durante a evolução celular. Obter-se-iam assim, 
os pilares moleculares da vida – os ácidos nucléicos e as proteínas. Sem ácidos 
nucléicos não há proteínas, ou seja, não há controle estrutural (por exemplo: 
histonas), nem as reações propriamente ditas (reações enzimas) e principalmente, 
não haveria replicação de ácidos desoxirribonucléico (DNA). 
 
“O RNA terá 
sido o primeiro 
ácido nucléico a 
ter surgido?” 
24 
 
 
Contudo, não é possível esclarecer devidamente se foi proteínas ou ácidos 
nucléicos as primeiras moléculas a surgir na evolução química, ou se ambos 
surgiram simultaneamente. Proteínas e ácidos nucléicos são as moléculas básicas 
em todas as forma de vida que se conhece. Sendo, portanto, as proteínas 
responsáveis pelas funções estruturais e enzimáticas e os ácidos nucléicos pelo 
armazenamento e integridade das informações genéticas – “programas” que 
controlam todas as funções orgânicas. 
 
Considera-se que o RNA foi à primeira molécula a 
surgir, seguido de uma forma simplificada de síntese 
protéica. Os fosfatos e a ribose seriam moléculas comuns 
e a adenina poderia ter se formado espontaneamente. 
Obter-se-ia, assim, uma molécula capaz de replicação 
devido à facilidade de emparelhamento de bases. No 
entanto, apesar de RNA ser uma molécula mais reativa 
que o DNA, tal não seria suficiente para catalisar reações 
mais complexas, daí a necessidade do surgimento de uma 
molécula para realizar essas funções, ou seja, proteínas 
enzimáticas. 
 
As enzimas primitivas devem ter sido pequenos peptídeos não específicos. Em 
1957, Fox demonstrou em seus experimentos que alguns proteinóides tinham 
atividade catalítica, mas verdadeiras enzimas surgiram após a necessidade de 
reproduzir sequências polipeptídicas. Sabe-se que em condições pré-bióticas alguns 
polinucleotídeos podem promover a síntese não enzimática de polinucleotídeos 
“Sem ácidos 
nucléicos não 
existem formação 
de proteínas, e 
sem proteínas 
(enzimas) não há 
duplicação de 
ácidos 
nucléicos”. 
25 
 
complementares. Apesar destes fatos, é nítido que a maioria das sequências 
formadas não teriam significados biológicos (não funcionais). 
 
Ácidos nucléicos – ácido ribonucléico (RNA) 
 
Ao contrário do DNA, cuja molécula quase sempre é formada por duas cadeias 
polinucleotídicas, a molécula de RNA é um filamento único, e só existe 
excepcionalmente, sob a forma de filamentos duplos complementares. Nos dois 
casos, as exceções são encontradas nos vírus: alguns em DNA em filamentos 
únicos, enquanto outros têm RNA em cadeias duplas complementar. Do ponto de 
vista funcional e estrutural, distingue-se três variedades principais de ácido 
ribonucléicos: 
 
1- RNA de transferência ou tRNA 
 
Dos três tipos de ácido ribonucléicos, o tRNA (Fig. 17) é o que possui 
moléculas menores. Sua função é transferir os aminoácidos para as posições 
corretas nas cadeias polipeptídicas em formação nos complexos de ribossomos e 
RNA mensageiro (polirribossomos). Para isso, o tRNA possui a propriedade de se 
combinar com aminoácidos e é capaz de reconhecer determinados locais da 
molécula do mRNA constituídos por uma sequência de três bases (códon). A 
sequência de três bases na molécula do tRNA e que reconhece o códon chama-se 
anticódon. 
 
 
 
 
26 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 17 – Esquemas detalhado do tRNA.A molécula do tRNA é um filamento com duas extremidades terminando 
sempre pela sequência CCA, isto é, pelo ácido adenílico (A) precedido de duas 
moléculas de ácido citidílico (C). Uma das hidroxilas do ácido adenílico da 
extremidade ACC é esterificada por um L-aminoácido, formando-se assim, uma 
molécula de Acil-tRNA. A enzima catalisadora dessa esterificação é especifica para 
cada aminoácido. A molécula do tRNA possui uma região que é reconhecida pela 
enzima, e, desse modo, cada aminoácido é ligado ao seu tRNA. 
 
As regiões do tRNA que contêm as bases não-habituais talvez sejam 
importantes para determinar o formato da molécula, pois suas regiões não se 
formam pontes de hidrogênio entre as base. Os tRNAs são inicialmente sintetizados 
sobre os filamentos de DNA, como moléculas maiores que passam por um 
processamento (splicing) tornando-se menores, antes de migrarem para o 
citoplasma. 
 
27 
 
2- RNA mensageiro ou mRNA 
 
Durante a síntese de mRNA, os filamentos de um segmento da molécula de 
DNA separam-se temporariamente. O peso molecular do mRNA varia de acordo 
com o tamanho da molécula protéica que ele vai codificar no citoplasma. 
Evidentemente, a molécula de mRNA é bem maior do que a de proteína por ele 
formada, porque são necessários três nucleotídeos para codificar um único 
aminoácido. 
 
Em células procarióticas, as moléculas de mRNA podem ser ainda maiores, 
pois uma longa molécula de mRNA pode ser traduzida a partir de locais diferentes, 
originando mais de uma proteína, conforme o local do mRNA onde a tradução teve 
início. Cada molécula de mRNA tem um prolongamento (tail) de poli-A que é 
adicionado ainda no interior do núcleo celular, assim, que a molécula de mRNA é 
transcrita, por uma enzima que não requer molde (template) de DNA. Portanto, 
esse segmento do mRNA não está codificado no DNA. Na outra extremidade do 
mRNA (extremidade 5’), um pequeno capuz (cap) nucleotídico é adicionado por 
outras enzimas. 
 
Os mRNAs citoplasmáticos derivam de precursores nucleares conhecidos 
como hnRNAs (heterogenous RNAs), assim chamados por apresentarem grandes 
heterogeneidades nos pesos moleculares e na composição dos nucleotídeos. A 
maioria dos hnRNAs tem moléculas enormes, com até 50.000 nucleotídeos. Essas 
moléculas são clivadas no núcleo, de modo ordenado e, certos fragmentos são 
removidos e as extremidades dos segmentos que codificam proteínas se “soldam” 
(splicing) (Fig. 18), formando moléculas acabadas de mRNAs, que por 
conseguinte, migra para o citoplasma. 
28 
 
 
Fig. 18 – Esquemas mostrando a síntese do mRNA. 
 
Nas células eucarióticas, o DNA que transcreve os mRNAs é constituído por 
fragmentos que vão ser traduzidas em proteínas, denominadas éxons, e em 
fragmentos que apenas separam os éxons, chamados íntrons ou simplesmente 
fragmentos silenciosos, outrora erroneamente chamado DNA lixo. Alguns genes, 
no entanto, não possuem íntrons e as moléculas de mRNAs se formam diretamente 
a partir do DNA, sem passar pela fase do hnRNA. 
 
 
 
 
 
 
3 - RNA ribossômico ou rRNA 
 
Íntrons e hnRNA só foram encontrados em células 
eucarióticas, sendo muito pouco provável que exista em células 
procarióticas. 
 
 
29 
 
O RNA ribossômico é muito 
mais abundante do que outros 
dois tipos de RNAs, constituindo 
80% do RNA celular. Existe 
combinado com proteínas, 
formando partículas (ribossomos) 
facilmente visíveis ao 
microscópio eletrônico. Quando 
presos a filamentos de mRNAs, 
os ribossomos formam os 
polirribossomos (Fig. 19), onde 
tem lugar a síntese de proteínas. 
Existem nas células dois tipos de ribossomos que difere por seus coeficientes 
de sedimentação por ultracentrífuga. Os ribossomos das células procarióticas têm 
coeficientes de sedimentação de 70S (S = Svedberg) e são menores do que os 
ribossomos de células eucarióticas, cujo coeficiente é de 80S. Ambos os tipos de 
ribossomos são formados por duas subunidades – uma maior e outra menor – com 
características funcionais e estruturais diferentes. 
 
As subunidades se prendem de modo reversível no início da síntese protéica, 
separando-se quando a proteína está terminada. A subunidade maior do ribossomo 
das células eucarióticas contém três tipos de RNAs, com sedimentação de 28S, 
5,8S e 5S, e a dos ribossomos das células procarióticas possui dois tipos de RNAs: 
um de 23S e outro de 5S. A subunidade menor apresenta apenas um tipo de RNA: 
18S nas células eucarióticas e 16S nas procarióticas. Cerca de 50 variedades de 
proteínas foram identificadas nos ribossomos e constituem aproximadamente a 
metade da massa desses corpúsculos. 
Fig. 19 – Esquemas mostrando rRNA atuando na síntese 
protéicas. 
 
30 
 
 
Ácidos nucléicos – ácido desoxirribonucléico (DNA) 
 
Os ácidos nucléicos são constituídos pela 
polimerização de unidades chamadas 
nucleotídeos. Cada nucleotídeo contém uma 
molécula de ácido fosfórico, uma pentose e 
uma base púrica ou pirimídica (Figs. 20 e 21). 
 
 
 
 
Fig. 21– Estrutura dos quatro nucleotídeos associados ao DNA. 
 
 
 
 
Fig. 20 – Estrutura da dupla hélice do 
DNA. 
 
. 
31 
 
As bases púricas mais encontradas nos ácidos nucléicos são a adenina e a 
guanina, em geral designadas pelas letras iniciais A e G, respectivamente. As 
principais bases pirimídicas são a timina, citosina e a uracila, designadas pelas 
letras T, C (ver acima) e U (uracila) associada principalmente ao RNA (não 
mostrada). 
 
Além dos polímeros de nucleotídeos, que constituem as moléculas dos ácidos 
nucléicos, as células contêm quantidades relativamente grandes de nucleotídeos 
livres, desempenhando, sobretudo as funções de coenzimas. Por hidrólise parcial é 
possível retirar o radical fosfato dos nucleotídeos, obtendo-se nucleosídeos, 
constituídos por uma pentose e uma base púrica ou pirimídica. 
Os ácidos nucléicos são moléculas informacionais que controlam os processos 
básicos do metabolismo celular, a síntese de macromoléculas, a diferenciação 
celular e a transmissão do patrimônio genético de uma célula para as suas 
descendentes. Cada molécula de ácido nucléico contém pelo menos uma cadeia de 
nucleotídeos (polinucleotídeos), formado por ligações diéster-fosfato entre os 
carbonos 3’ e 5’ da pentose (Fig. 22). 
 
Fig. 23 – Esquema mostrando a polimerização do DNA: 5’ → 3’. 
 
32 
 
O DNA é o responsável pelo armazenamento e transmissão da informação 
genética. É encontrado principalmente nos cromossomos e, em pequena 
quantidade, nas mitocôndrias e nos cloroplastos (este último somente nos 
autótrofos). Nos cromossomos das células eucarióticas, o DNA está associado a 
proteínas básicas, principalmente as histonas. 
 
A polimerização do DNA (replicação), ocorre sempre na direção das ligações 
3’ e 5’ (não confundir com o crescimento da cadeia na direção de 5’ para 3’) 
diéster-fosfato de uma cadeia é inversa em relação à da outra cadeia (Fig. 24). Diz-
se, portanto, que essas são antiparalelas. 
 
 
Fig. 24 – Esquema mostrando o mecanismo de replicação do DNA. 
 
 
33 
 
As bases púricas e pirimídicas de cada cadeia polinucleotídica situa-se dentro 
da hélice dupla, em planos paralelos entre si e perpendiculares ao eixo da hélice, 
como se fossem degraus de uma escada. Na hélice dupla, as bases unem-se através 
de pontes de hidrogênio, principais responsáveis pela estabilidade da molécula 
(Fig. 25). Quando as pontes de hidrogênio são rompidas – por exemplo, pelo 
aquecimento do DNA em solução –, os dois filamentos polinucleotídicos da hélice 
sofrem desnaturação, separando-se; quando abaixa a temperatura, eles se unem 
novamente. A desnaturação pelo rompimento das pontes de hidrogênio pode ser 
completa ou parcial. Essa desnaturação ocorre mais sedo nas ligações A-T, que 
têm duas pontes de hidrogênio, sendo as ligações G-C mais resistentes, pois têm 
três pontes de hidrogênio. A desnaturação parcial permite a identificaçãodas zonas 
ricas em A-T e das zonas ricas em G-C, sendo estes últimos segmentos mais 
resistentes à desnaturação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 25 – Esquema mostrando a estabilidade através das pontes de hidrogênio de uma molécula de DNA. 
 
34 
 
As bases (são hidrofóbicas) situam-se dentro da hélice, e os resíduos de 
desoxirribose (hidrofílicos) e de ácido fosfórico (ionizado e hidrofílico) localizam-
se na periferia, em contato com água intracelular. Ao lado das pontes de hidrogênio 
que representam o elemento parcial de união entre os dois filamentos 
polinucleotídicos da hélice dupla, a interação hidrofóbica das bases pareadas 
contribui para manter a estabilidade da hélice de DNA. Os grupos fosfóricos, 
ionizados negativamente, permitem ao ácido desoxirribonucléico combinar-se com 
proteínas, isto é, carregadas positivamente, ou com outras moléculas eletricamente 
positivas. 
 
 
BIBLIOGRAFIA 
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