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BIOLOGIA MOLECULAR E 
CELULAR 
AULA 3 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Alessandro Castanha da Silva 
 
 
 
 
 
 
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CONVERSA INICIAL 
Nesta etapa, iremos inicialmente discutir sobre as células procariontes e 
eucariontes. As procariontes, exemplificadas por bactérias, caracterizam-se pela 
ausência de núcleo definido e por organelas membranosas. Em contrapartida, 
as células eucariontes, que compreendem os outros grupos de seres vivos, como 
os pertencentes aos reinos Fungi, Protista, Plantae e Animalia, apresentam 
núcleo delimitado por membrana e diversas organelas. 
Veremos ainda as características da célula em seu pleno funcionamento 
metabólico, resultante do antes e depois do processo de divisão celular, 
denominado núcleo interfásico 
Enfim, entraremos nos processos de divisão celular, como a mitose, 
processo comum em células somáticas, que assegura a produção de células 
geneticamente idênticas. Veremos ainda a meiose, divisão que ocorre em 
células germinativas e que resulta em células haploides distintas, essenciais 
para a reprodução sexual. 
TEMA 1 – CÉLULAS PROCARIONTES 
As células procariontes são membros pertencentes aos domínios Bacteria 
e Archaea. Elas se destacam por uma condição celular que diverge 
significativamente das células eucarióticas. Morfologicamente, essas células são 
caracterizadas pela ausência de um núcleo definido, sendo diferentes das 
células eucarióticas, que apresentam um núcleo encapsulado por uma 
membrana nuclear. O material genético procarionte é representado por uma 
única molécula de DNA circular, que se encontra difuso no citoplasma. Além do 
material genético nuclear, podemos encontrar, no interior das células 
bacterianas, algumas moléculas adicionais de DNA, o plasmídio. 
O plasmídio pode realizar funções diversas, como a restrição a drogas, 
podendo participar de conjugação bacteriana, permitindo a transferência 
horizontal de material genético. Pode ainda atuar em funções adaptativas, 
permitindo que a bactéria se adapte a mudanças ambientais. Por fim, podem 
carregar informações genéticas não essenciais, que conferem vantagens em 
ambientes específicos. 
Por apresentar uma característica morfológica simples, as células 
procariontes distinguem-se pela ausência ou limitação de organelas 
 
 
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membranosas. Diferentemente das células eucarióticas, apresentam uma 
variedade de estruturas internas, como mitocôndrias, retículo endoplasmático e 
complexo de Golgi. Ao invés disso, algumas estruturas, como ribossomos na 
síntese de proteínas e mesossomos, atuam em transporte de elétrons, 
replicação do DNA e formação de septos e divisão celular. 
As células bacterianas, em sua grande maioria, apresentam também uma 
parede celular, formada por peptídioglicano. Ela fornece suporte estrutural para 
a célula, mantendo a sua forma, controlando a entrada e a saída de substâncias 
e regulando a pressão osmótica, o que confere proteção contra patógenos 
externos. Outras estruturas também podem ser encontradas, como flagelos, que 
atuam diretamente na movimentação, e os pilis ou fimbrias, com diferentes 
funções, como de adesão nas células dos hospedeiros e no processo de 
conjugação. A bactéria troca plasmídios com outra bactéria. 
No aspecto fisiológico, as células procariontes exibem uma notável 
adaptabilidade metabólica, de modo que podem prosperar em uma diversidade 
de ambientes. Seu metabolismo diversificado facilita a utilização de uma ampla 
gama de fontes de nutrientes, o que contribui para o seu sucesso evolutivo. Além 
disso, o processo de divisão celular procarionte, conhecido como fissão binária, 
permite rápida reprodução, possibilitando uma resposta eficiente às mudanças 
ambientais. 
Contudo, as diferenças vão além de morfologia e fisiologia. A estrutura do 
citoesqueleto procarionte, quando presente, é menos complexa em comparação 
à rede elaborada das células eucarióticas. A rigidez e a simplicidade dessa 
estrutura contrastam com a complexidade do citoesqueleto eucariótico, que 
desempenha papéis fundamentais em termos de manutenção da forma celular, 
transporte intracelular e divisão celular. 
 
 
 
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Figura 1 – Estrutura de célula procariótica (bactéria): 1. parede celular, 2. 
membrana celular, 3. citoplasma, 4. nucleoide, 5. capsula, 6. flagelo, 7. pili 
 
Crédito: Sakurra/Shutterstock. 
TEMA 2 – CÉLULAS EUCARIONTES 
As células eucarióticas representam uma das duas categorias principais 
de células, distinguindo-se das células procarióticas pela presença de um núcleo 
delimitado por membrana, que abriga o material genético (DNA) em uma 
estrutura chamada de cromatina. Além do núcleo, as células eucarióticas são 
caracterizadas por uma série de organelas, cada uma delimitada por membranas 
e especializada em funções celulares. A complexidade dessas células permite 
maior especialização e eficiência nos processos biológicos, contribuindo para a 
diversidade de formas de vida eucariótica, o que inclui todos os organismos 
multicelulares, como plantas, animais e fungos, além de muitos tipos de 
organismos unicelulares. 
O núcleo é a estrutura central, responsável por armazenamento, proteção 
e expressão do material genético. O DNA está associado a proteínas conhecidas 
como histonas, formando uma estrutura compacta, a cromatina. A organização 
da cromatina é dinâmica e desempenha papel importante na regulação da 
expressão gênica. Áreas mais condensadas (heterocromatina) tendem a ser 
geneticamente inativas, enquanto áreas menos condensadas (eucromatina) são 
mais acessíveis para a transcrição gênica. 
O núcleo também abriga o nucléolo, uma região densa onde ocorre a 
montagem dos ribossomos. A membrana nuclear, composta por uma bicamada 
lipídica, que apresenta poros nucleares que regulam o transporte de moléculas 
entre o núcleo e o citoplasma, garante o fluxo de informações e recursos. 
 
 
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A diversidade das células eucarióticas é um reflexo de sua complexidade 
estrutural e funcional. Diferentes tipos de células eucarióticas apresentam 
especializações únicas que lhes permitem desempenhar funções específicas em 
um organismo multicelular. Por exemplo, as células musculares são 
especializadas na contração; as células nervosas na transmissão de impulsos 
elétricos; e as células epiteliais na formação de barreiras e superfícies de 
absorção. Essa especialização é acompanhada por uma comunicação celular 
sofisticada, mediada por uma variedade de sinais químicos e mecânicos. 
Moléculas como hormônios, neurotransmissores e citocinas desempenham 
papéis fundamentais na comunicação intercelular, garantindo a coordenação e 
a homeostase em organismos complexos. A comunicação celular é essencial 
para processos como crescimento, desenvolvimento, resposta imune e 
manutenção do equilíbrio fisiológico. 
Figura 2 – Célula vegetal e animal e suas estruturas internas 
 
Crédito: LDarin/Shutterstock. 
TEMA 3 – NÚCLEO INTERFÁSICO 
O núcleo interfásico é um estado no qual uma célula eucariótica 
apresenta-se em interfase, ou seja, que não está em mitose. Durante a interfase, 
o núcleo que foi recomposto após a divisão celular realiza suas atividades 
normais, sendo dividida em três diferentes fases: G1, S e G2. Como o núcleo é 
o centro de atividades genéticas, passa a realizar as suas inúmeras funções, 
incluindo a replicação do DNA, a transcrição do RNA e a preparação para a 
próxima divisão celular, de forma organizada, permitindo a regulação eficiente 
desses processos. 
 
 
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3.1 Fase G1 
A fase G1 é o estágio que ocorre imediatamente após a conclusão da 
mitose. Aqui, a célula cresce ativamente e realiza as suas funções normais. 
Entretanto, esse é um processo crítico durante o G1, envolvendo síntese de 
RNA, enzimas e outras proteínas necessárias para o crescimento celular e a 
preparação para a replicação do DNA. 
Além do crescimento, ocorre também o monitoramento do ambiente 
celulare a integridade do DNA. A célula verifica se há nutrientes suficientes, 
condições favoráveis para a divisão e ausência de danos ao DNA, antes de 
prosseguir para a próxima fase. 
A transição de G1 para S é regulada por um ponto de verificação 
conhecido como “checkpoint”, que é mediado por complexos proteicos que 
incluem ciclinas e quinases dependentes de ciclinas (CDKs). Esse ponto de 
verificação garante que a célula esteja pronta para a replicação do DNA. 
3.2 Fase S (Síntese do DNA) 
A fase S, ou fase de síntese, é o estágio do ciclo celular em que ocorre a 
replicação do DNA. Durante essa fase, cada cromossomo é duplicado para 
formar duas cromátides irmãs, garantindo que cada célula filha receba uma cópia 
exata do genoma durante a divisão celular. 
 A replicação do DNA é um processo altamente regulado e preciso, 
envolvendo uma série de enzimas e proteínas, como a DNA polimerase, que 
copia o DNA de maneira semiconservativa. Além da duplicação do DNA, a célula 
também sintetiza uma quantidade significativa de histonas, proteínas 
responsáveis pela compactação e pela organização do DNA em cromatina. A 
integridade do DNA replicado é cuidadosamente monitorada para garantir a 
correção de quaisquer erros de replicação. 
3.3 Fase G2 
Durante essa fase, a célula continua crescendo e produzindo proteínas 
necessárias para a mitose. Essa fase é caracterizada por uma intensa atividade 
biossintética, que prepara para a divisão. A célula sintetiza componentes 
essenciais para a mitose, como microtúbulos, o que garante que todos os 
cromossomos foram replicados corretamente e estão livres de danos. 
 
 
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Essa fase inclui outro ponto de verificação, que avalia se a célula está 
pronta para entrar na mitose, garantindo que todos os danos no DNA sejam 
reparados e que a célula tenha alcançado um tamanho adequado para o 
processo de divisão. Se todos os critérios forem atendidos, a célula está 
preparada para entrar em mitose. 
O termo "GAP", quando falamos de um contexto de ciclo celular, é um 
pouco diferente, pois sugere um período de inatividade. Entretanto, as fases 
GAP (G1 e G2) são, na verdade, períodos de intensa atividade celular. "GAP" é 
um termo histórico que se origina de sua identificação inicial como uma fase de 
"lacuna", ou "intervalo", entre os eventos visíveis da mitose e da síntese de DNA. 
Figura 3 – Representação do ciclo celular do núcleo interfásico 
 
Crédito: angela_cora/Shutterstock. 
TEMA 4 – MITOSE 
A mitose é o processo responsável pela divisão de uma célula eucariótica 
em duas células geneticamente idênticas. Esse processo é responsável por 
crescimento, desenvolvimento e reparo de tecidos. A mitose é dividida em quatro 
fases distintas: prófase, metáfase, anáfase e telófase, seguidas por citocinese. 
Durante a mitose, a organização e a segregação concisas dos cromossomos 
garantem que cada célula originária receba uma cópia exata do genoma da 
célula de origem. 
A seguir, veremos as etapas da divisão celular por mitose. 
 
 
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4.1 Prófase 
Esta etapa é marcada por mudanças na estrutura da célula. Os 
cromossomos, que duplicaram durante a fase S do ciclo celular, começam a se 
condensar, tornando-se visíveis sob o microscópio óptico. Cada cromossomo 
consiste em duas cromátides irmãs, unidas pelo centrômero. No citoplasma, 
ocorre a formação do fuso mitótico, uma estrutura composta por microtúbulos e 
proteínas associadas, que desempenha um papel crucial na segregação 
cromossômica. A membrana nuclear começa a se desintegrar, permitindo a 
interação dos microtúbulos com os cromossomos. 
4.2 Metáfase 
Na metáfase, os cromossomos condensados se alinham no plano 
equatorial da célula, formando a chamada placa metafásica ou placa equatorial. 
Esse alinhamento é mediado pela ligação dos cinetócoros (estruturas proteicas 
no centrômero de cada cromossomo) aos microtúbulos do fuso. A exatidão 
desse alinhamento é essencial para garantir a distribuição equitativa dos 
cromossomos para as células originadas da divisão. 
4.3. Anáfase 
Na anáfase, observamos a separação das cromátides irmãs. As fibras do 
fuso, ligadas aos cinetócoros, acabam encurtando, tracionando as cromátides 
irmãs em direção aos polos opostos da célula. A segregação precisa das 
cromátides garante que cada célula filha receba um conjunto idêntico de 
cromossomos. 
4.4 Telófase e citocinese 
Nessa etapa, os cromossomos se descondensam e uma nova membrana 
nuclear começa a se formar ao redor de cada conjunto de cromossomos nos 
polos da célula. Tal característica marca o início da reconstituição das duas 
novas células formadas pela divisão. 
A citocinese é o processo de divisão do citoplasma que resulta na 
separação das duas células distintas. Em células animais, observamos que a 
citocinese ocorre através de um processo conhecido como clivagem, formando 
 
 
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um sulco que se aprofunda até a separação completa das células. Já nas células 
vegetais, uma placa celular é formada no meio da célula, que gradualmente se 
desenvolve em uma nova parede celular, separando as duas células. 
Figura 4 – Etapas da mitose 
 
Crédito: Dee-sign/Shutterstock. 
TEMA 5 – MEIOSE 
A meiose é um processo de divisão celular que ocorre em organismos 
eucarióticos. Ela é essencial para a reprodução sexual. Diferentemente da 
mitose, que resulta em duas células geneticamente idênticas à célula que deu 
origem, a meiose produz quatro células, cada uma com metade do número de 
cromossomos da célula original. 
Esse processo é dividido em duas fases, sucessivas chamadas de meiose 
I e meiose II, cada uma com subfases diferentes. A meiose reduz o número de 
cromossomos pela metade, garantindo a variabilidade genética por meio da 
recombinação e do emparelhamento aleatório de cromossomos homólogos. 
5.1 Meiose I 
Esta fase é caracterizada pela redução do número de conjuntos de 
cromossomas pela metade. Inicia-se logo após a célula passar por um período 
de crescimento e replicação do DNA durante a interfase. 
 
 
 
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5.1.1 Prófase I 
É a fase mais longa e complexa da meiose, pois é durante a prófase I que 
os cromossomos homólogos se emparelham em um processo conhecido como 
sinapse. A prófase I é subdividida em cinco etapas distintas: leptóteno, zigóteno, 
paquíteno, diplóteno e diacinese. 
5.1.1.1 Leptóteno 
Durante esta etapa, os cromossomos começam a condensar, tornando-
se mais finos e alongados, mas ainda individualmente resolvíveis sob o 
microscópio. Nesta fase, cada cromossomo consiste em um par de cromátides 
irmãs, resultado da replicação do DNA durante a interfase anterior. O processo 
de condensação é essencial para o emparelhamento subsequente dos 
cromossomos homólogos. 
5.1.1.2 Zigóteno 
Aqui começa o processo de sinapse. Os cromossomos homólogos iniciam 
o alinhamento e o emparelhamento ao longo de todo o comprimento. O 
emparelhamento é mediado por uma estrutura proteica chamada complexo 
sinaptonêmico, alinhando precisamente os cromossomos homólogos para que 
ocorra o crossing-over. 
5.1.1.3 Paquíteno 
Nesta etapa, os cromossomos homólogos estão completamente 
sinaptados, formando tétrades. Ocorre o crossing-over, em que as cromátides 
não-irmãs trocam segmentos de DNA. Esse processo é essencial para a geração 
de diversidade genética nos gametas. A recombinação genética durante o 
paquíteno é um processo altamente regulado, envolvendo o rompimento e 
religação do DNA. 
5.1.1.4 Diplóteno 
Os cromossomos homólogos começam a se separar, entretanto 
permanecem unidos nos pontos onde ocorreu o crossing-over, conhecido como 
quiasmas. Tais conexões são visíveis entre as cromátides não-irmãs. São 
 
 
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importantes para manter os cromossomos homólogos juntos até a primeira 
divisão meiótica. Nesta fase, a célula também passa por um ponto de verificação 
importante, que garante que a permuta e o emparelhamento dos cromossomos 
foram concluídos corretamente.5.1.1.5 Diacinese 
Esta é a última fase da prófase I. Aqui, os cromossomos se condensam 
ainda mais e os quiasmas se movem em direção às extremidades dos 
cromossomos. A membrana nuclear se desmancha e o fuso meiótico começa a 
se formar. Esse é o ponto de transição para a metáfase I, em que a célula para 
a segregação dos cromossomos homólogos. 
5.1.2 Metáfase I 
Neste ponto, os pares homólogos se alinham no plano equatorial da 
célula. Diferentemente da mitose, os cromossomos homólogos, e não as 
cromátides irmãs, se alinham juntos. 
5.1.3 Anáfase I 
Os cromossomos homólogos são separados e puxados para polos 
opostos da célula. Esse processo reduz pela metade o número de cromossomos 
na célula. 
5.1.4 Telófase I e citocinese 
Aqui, os cromossomos podem descondensar parcialmente, ocorrendo a 
formação de duas células haploides. A citocinese divide o citoplasma, resultando 
em duas células filhas. 
 
 
 
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Figura 5 – Detalhe do emparelhamento dos cromossomos homólogos, 
realização do crossing-over com a formação de quiasma e recombinação 
 
Crédito: Dee-sign/Shutterstock. 
5.2 Meiose II 
Após uma breve interfase sem replicação do DNA, as células entram na 
meiose II. Aqui é importante sinalizar que ocorre uma divisão equacional similar 
à mitose. 
5.2.1 Prófase II 
Os cromossomos, ainda compostos por duas cromátides irmãs, começam 
a condensar novamente. 
5.2.2 Metáfase II 
Os cromossomos se alinham no plano equatorial de cada célula filha da 
meiose I. 
5.2.3 Anáfase II 
As cromátides irmãs são separadas e puxadas para polos opostos das 
células. 
 
 
 
 
 
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5.2.4 Telófase II e citocinese 
Os cromossomos descondensam e o núcleo é reorganizado. A citocinese 
divide cada célula da meiose I em duas, resultando em um total de quatro células 
haploides. 
Figura 6 – Etapas do processo de divisão por meiose 
 
Crédito: Dee-sign/Shutterstock. 
NA PRÁTICA 
A meiose é um processo por meio do qual ocorre a formação de gametas, 
óvulos e espermatozoides. Durante esse processo, alguns erros podem levar a 
graves problemas, principalmente relacionados a distúrbios genéticos e 
cromossômicos. Tais erros são classificados geralmente como aneuploidias, 
sendo caracterizados como condições em que os gametas têm um número 
anormal de cromossomos, ocasionando falhas na segregação cromossômica 
durante as divisões meióticas I ou II. 
Os erros meióticos são mais comuns em óvulos do que em 
espermatozoide. A probabilidade de ocorrência dos erros aumenta com a idade 
materna, principalmente após os 35 anos. Tais situações podem ter implicações 
profundas, afetando não apenas o indivíduo, mas também gerações futuras. 
Vejamos eremos algumas dessas alterações cromossômicas de forma 
breve: 
• Síndrome de Down ou Trissomia 21: ocorre devido a uma não disjunção 
meiótica, causando um erro na segregação dos cromossomos durante a 
 
 
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meiose e gerando uma cópia extra do cromossomo 21, totalizando três 
cópias em vez das duas normais. 
• Síndrome de Turner ou Monossomia X: resultado da perda completa ou 
parcial de um cromossomo X em mulheres (46-X0 em vez de 46-XX). 
• Síndrome de Klinefelter (XXY): caracteriza-se pela presença de um 
cromossomo X extra em homens (47-XXY em vez de 46-XY). 
• Síndrome de Edwards (Trissomia 18) e Síndrome de Patau (Trissomia 
13): semelhantes à Síndrome de Down, entretanto são causadas pela 
presença de um cromossomo extra nos cromossomos 18 e 13, 
respectivamente. 
FINALIZANDO 
Ao encerrar este material, é importante refletir sobre a complexidade das 
células. Discutimos desde estruturas mais simples, como células procariotas, até 
estruturas celulares mais complexas e multifuncionais, como as células 
eucariotas. Como vimos, as células procariotas são caracterizadas pela 
ausência de um núcleo definido e por organelas membranosas, as quais, apesar 
da simplicidade estrutural, apresentam alta eficiência metabólica, adaptando-se 
aos mais diversos meios. Em contrapartida, as células eucarióticas, encontrada 
em organismos mais complexos, como animais, plantas e fungos, exibem uma 
organização celular interna extremamente complexa, com um núcleo delimitado 
por membrana e uma variedade de organelas que realizam as mais diversas 
funções. Sua complexidade estrutural e funcional facilita uma extensiva gama de 
processos biológicos, desde a transdução de sinal até a diferenciação celular. 
Quando falamos sobre o ciclo celular, discutimos em detalhes as fases da 
interfase (G1, S e G2), um período essencial para o crescimento celular e a 
preparação para a próxima divisão celular, seguido pelos mecanismos 
fundamentais de mitose e meiose. Pudemos observar que a mitose é um 
processo indispensável para o crescimento celular e o reparo de tecidos, pois 
assegura a transferência genética para suas descendentes. Em contraste, a 
meiose apresenta-se como um processo de divisão celular mais elaborado, de 
grande importância para a reprodução sexual, resultando na produção de células 
haploides com combinações genéticas distintas. Esse processo não apenas 
serve como um mecanismo para manter a diversidade genética ao longo das 
 
 
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gerações, como também desempenha um papel na evolução e adaptação das 
espécies.