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Estrutura, funções e evolução das células Disciplina de Biologia (Citologia) Prof Tulio Lins Definição de Biologia Organização Celular dos seres vivos Tipos de Células • Existem basicamente 2 tipos de células: –Procarionte –Eucarionte Procariotos Procariotos Estrutura e Organização da Célula Procariótica Estrutura e Organização da Célula Procariótica • Os procariontes não possuem um citoesqueleto (responsável pelo movimento e forma das células). – A forma simples das células procariontes, que em geral é esférica ou em bastonete , é mantida pela parede extracelular, sintetizada no citoplasma e agregada à superfície externa da membrana celular. Estrutura e Organização da Célula Procariótica Estrutura e Organização da Célula Procariótica Estrutura e Organização da Célula Procariótica Clostridium tetani Tétano (Bactéria anaeróbia) Bordetella pertussis “Coqueluche” (Bactéria aeróbia) Estrutura e Organização da Célula Procariótica Membrana Citoplasma Núcleo Organelas Estrutura e Organização da Célula Eucariótica Estrutura e Organização da Célula Eucariótica • Existe grande variabilidade na forma das células eucarióticas. – Geralmente o que determina a forma de uma célula é sua função específica. – Outros determinantes da forma de uma célula • O citoesqueleto presente em seu citoplasma • A ação mecânica exercida por células adjacentes • A rigidez da membrana plasmática Estrutura e Organização da Célula Eucariótica • As células eucariontes são usualmente maiores e estruturalmente complexas. • As organelas presentes no citoplasma possuem papéis específicos definidos por reações químicas. • A presença ou ausência de determinadas organelas definirá se a célula é vegetal ou animal. Estrutura e Organização da Célula Eucariótica Células procariontes Células eucariontes Envoltório nuclear Ausente Presente DNA Desnudo Combinado com proteínas Cromossomas Únicos Múltiplos Nucléolos Ausentes Presentes Divisão Fusão binária Mitose e meiose Ribossomas 70S* (50S + 30S) 80S (60S + 40S) Endomembranas Ausentes Presentes Mitocôndrias Ausentes Presentes Cloroplastos Ausentes Presentes em células vegetais Parede celular Não celulósica Celulósica em células vegetais Exocitose e endocitose Ausentes Presentes Citoesqueleto Ausente Presente *S corresponde a unidades Sverdberg de sedimentação, que depende do tamanho molecular. Quadro retirado do livro: DE ROBERTIS - HIB - Bases da Biologia Celular e Molecular, 3ª edição, Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2001. Célula Animal e Vegetal COMPONENTES ESTRUTURAIS DAS CÉLULAS EUCARIOTAS / ORGANELAS A função básica da membrana plasmática é regular a passagem e a troca de substâncias entre a célula e o meio em que ela se encontra. Também é função da membrana plasmática a proteção da célula. Membrana Plasmática •Atua como transportador de substâncias. •Há duas formas: •O R.E. liso •onde há a produção de lipídios, hormônios esteróides. Também participa de processos de desintoxicação •O R.E. rugoso •Onde se encontram aderidos a sua superfície externa os ribossomos •Local de produção de proteínas, as quais serão transportadas internamente para o Complexo de Golgi. Retículo Endoplasmático •São bolsas membranosas e achatadas, que podem transformar substâncias que chegam via retículo endoplasmático. •Podem também eliminar substâncias produzidas pela célula, mas que irão atuar fora dela (enzimas por exemplo). •Produzem ainda os lisossomos. Complexo de Golgi •Organela formada por duas membranas lipoprotéicas. Dentro delas se realiza o processo de extração de energia dos alimentos: Respiração celular. •Mitocôndrias possuem material genético diferente do restante da célula •Autoduplicação – DNA, RNA e ribossomos Mitocôndria •Estrutura que apresenta enzimas digestivas capazes de digerir um grande número de produtos orgânicos. • Realiza a digestão intracelular. Lisossomo São estruturas cilíndricas, geralmente encontradas aos pares. Os pares participam da divisão celular, “orientando”o deslocamento dos cromossomos para as células que estão sendo formadas. Centríolo • Função: síntese de proteínas • Existem em todas as células • Podem ser encontrados livres no citoplasma (procariontes) ou presos a carioteca ou retículo endoplasmático rugoso (eucariontes) Ribossomos •Geralmente tem forma esférica. •Na maioria dos casos, ele fica no centro da célula. •A sua função é comandar todas as atividades da célula, através das instruções fornecidas pelos genes. •O núcleo possui: •Membrana nuclear ou carioteca: uma membrana que o separa do citoplasma; •Suco nuclear: um líquido que o preenche completamente; •Nucléolos: são corpúsculos arredondados; •Cromossomos: são responsáveis pela transmissão dos caracteres hereditários. Núcleo São aglomerados de moléculas de RNA ribossômico, ou seja, RNA que entrará na composição dos ribossomos. Nucléolo Cromossomos Parede Celulósica Memb. Plasmátia Nucléolo Cromatina Cariteoca Poro Complexo de Golgi Mitocôndria Ergastoplasma Ribossomo Cloroplasto Vacúolo Célula Vegetal Organela que é a sede da fotossíntese, pois contém moléculas de clorofila que capturam a luz solar e produzem moléculas como glicose que poderá ser utilizada pelas mitocôndrias para a geração de energia. Cloroplasto Constituída por celulose e também por glicoproteínas (açúcar + proteína); juntas essas duas membranas formam uma estrutura muito resistente. Parede Celulósica Estrutura derivada do retículo endoplasmático que pode conter líquidos e pigmentos, além de diversas outras substâncias. Vacúolo Pluricelulares Origem e evolução das células Origem e evolução das células Origem e evolução das células Capazes de sintetizar moléculas complexas a partir de substâncias muito simples e da energia solar A manutenção de vida na Terra dependeu do surgimento de células autotróficas Com o oxigênio molecular na atmosfera, o que aconteceu aos organismos anaeróbicos restantes com os quais a vida tinha começado? • Foram extintos ou desenvolveram a capacidade para a respiração ou encontraram nichos onde o oxigênio estivesse largamente ausente, de forma a dar continuidade ao seu modo de vida anaeróbico. • Tornaram predadores ou parasitas das células aeróbicas. • Formaram uma íntima associação com um tipo aeróbico de célula, passando a viver em simbiose. Esta é a explicação mais plausível para a organização metabólica das células eucarióticas atuais. Esquematização da teoria endossimbiótica • MEMBRANA PLASMÁTICA, PROTETORA e REGULADORA (entrada e saída de substâncias da célula) (torna o meio intracelular diferente do ponto de vista físico-químico do meio externo). • SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS (formação de dobras, cisternas, vesículas, compartimentos e retículos originados da membrana primordial). DO PROCARIONTE RUMO AO EUCARIONTE: Esse sistema possibilitou: • MAIOR CRESCIMENTO CELULAR; • MAIOR ESPECIALIZAÇÃO (DIVISÃO DE TAREFAS E EFICIÊNCIA METABÓLICA); • MAIOR PROTEÇÃO DO MATERIAL HEREDITÁRIO; • MAIOR DIVERSIDADE DE ROTAS METABÓLICAS; • FACILIDADE NO CONTATO E NA AGLOMERAÇÃO INTERMOLECULAR DO UNICELULAR AO MULTICELULAR: Mais da metade da biomassa da Terra é formada por bactérias e protozoários SERES UNICELULARES Qual a vantagem evolutiva dos seres multicelulares? • PROTEÇÃO DOS ÓRGÃOS INTERNOS (REPRODUTORES); • EXPLORAÇÃO DE NOVOS AMBIENTES MAIS AGRESSIVOS: • EXPRESSÃO DIFERENCIADADOS GENES COM CONSEQUENTE ECONOMIA ENERGÉTICA: • SURGIMENTO DE NOVOS PADRÕES DE COMUNICAÇÃO ENTRE AS CÉLULAS = DESENVOLVIMENTO EMBRIONÁRIO; • CRIAÇÃO DE MEMÓRIA CELULAR; • DIVERSIDADE DE FUNÇÕES CELULARES E EFICÁCIA METABÓLICA. Desenvolvimento dos Organismos Multicelulares Animal ou planta inicia sua vida a partir de uma única célula, um ovo fertilizado..... • Durante o desenvolvimento, esta célula se divide repetidamente para produzir várias células diferentes em um modelo final de grande complexidade e precisão. • O genoma determina o modelo, e o quebra-cabeça de desenvolvimento biológico é compreendido..... • O genoma é normalmente idêntico para cada célula, as células diferem não porque elas contém informações genéticas diferentes, mas porque os genes se expressam diferentes. Esta expressão seletiva dos genes controla 4 processos essenciais durante o desenvolvimento do embrião: • (1) proliferação celular – produzindo muitas células; • (2) especialização celular – criando células com características diferentes em diferentes locais/posições; • (3) interação celular – coordenando o comportamento da célula com células vizinhas; • (4) movimento celular – rearranjando as células para formar tecidos estruturados e órgãos. Vamos entender melhor a origem da vida…Pesquise o assunto. • Você se envolveu em um ambicioso projeto de pesquisa: criar vida em um tubo de ensaio. Você ferve uma mistura rica de extrato de levedura e aminoácidos em um frasco junto com uma quantidade de sais inorgânicos sabidamente essenciais a vida. Você sela o frasco e permite que ele esfrie. Após vários meses, o líquido está claro como sempre e não existem sinais de vida. Um amigo sugere que a exclusão de ar foi um erro, já que a vida, como sabemos, requer oxigênio. Você repete o experimento, mas dessa vez deixa o frasco aberto à atmosfera. Para o seu grande prazer, o líquido se torna turvo após poucos dias e, sob o microscópio, você visualiza bonitas células que claramente estão crescendo e se dividindo. • Esse experimento prova que você conseguiu gerar uma nova forma de vida? • Para uma resposta correta, consulte os experimentos de Louis Pasteur.
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