AULAS 1 e 2 Biologia

Prévia do material em texto

Disciplina: Biologia Celular e Molecular
Curso: Enfermagem
Professora: Msc. Nathália dos Santos Lima
ESTUDO DA CÉLULA
Função, características, níveis de organização celular.
Agosto/2017
CÉLULA
 Unidade estrutural e funcional de todos os seres vivos
 Compartimentos envolvidos por membranas preenchido 
com um solução aquosa concentrada de substâncias 
químicas;
 Seres unicelulares (bactérias, fungos, protozoários); Seres unicelulares (bactérias, fungos, protozoários);
 Seres pluricelulares (animais, plantas);
Fonte: Google imagens
Fonte: Ilustração de Junqueira e Carneiro. 7º Edição
Vírus
 Parasitas intracelulares obrigatórios;
 Não possuem organelas – Utilizam da maquinaria celular 
para se multiplicar;
Contém apenas um tipo de ácido nucléico; Contém apenas um tipo de ácido nucléico;
 Formado basicamente por duas partes:
 Porção central – Material genético;
 Porção periférica - Proteínas
Origem Celular
 Primeiras células surgiram na terra 4 bilhões de anos;
 Antes de surgir a primeira célula: existiam grandes massas
líquidas (ricas em substâncias de composição muito simples):
Caldo Primordial;
 Atmosfera: vapor de água, amônia, metano, hidrogênio,
sulfeto de hidrogênio e gás carbônico, Evolução Química.
 O oxigênio livre só apareceu depois, graças à atividade
fotossintética das células autotróficas;
Origem Celular
 Substâncias: sob ação do calor e radiação ultravioleta,
vinda do sol, e de descargas elétricas oriundas de
tempestades frequentes combinaram-se quimicamente
 Primeiros compostos de carbono.
 Síntese Prebiótica – Não há participação de seres vivos. Síntese Prebiótica – Não há participação de seres vivos.
 1- A Extensão da Terra – Nichos – Moléculas próximas
 2- O longo do tempo;
 3- Ausência de Oxigênio
Origem Celular
 Stanley Miller (1953 – experimentos fundamentais): produzindo
descargas elétricas em um recipiente fechado, contendo vapor de
água, Hidrogênio, Metano e amônia, descobriu que se formavam
aminoácidos e nucleotídeos;
 Ácidos nucléicos possuem capacidade de se autoduplicar –
Evolução começa com RNA – Início das primeiras células;
 Fosfolipídeos – Cabeça hidrofílica e duas cadeiras hidrofóbicas.
 Dispersos em água, formam bicamadas – Sem gasto de energia
 Após o RNA, surgiram as moléculas de DNA – Proteínas
 Primeiras células – Procariontes.
Experimento de Stanley L. Miller
Oxigênio
 Primeiras células – Autotróficas e anaeróbicas –
Sintetizam alimentos e liberam oxigênio;
 Fotossíntese – Libera oxigênio e modifica a atmosfera
terrestre;
 Oxigênio livre – Recombinação- Ozônio (O3)
 Início dos seres aeróbicos;
Do Procarioto ao Eucarioto
 Membrana Plasmática
- Protetora e reguladora
- Entrada e saída de substância
- Meio interno ≠ do externo (físico-químico)
 Formação de dobras, cisternas, vesículas,
compartimentos e retículos originados da membrana
primordial
- Nascimento da célula eucariótica
- Sistemas de endomembranas.
Fonte: Ilustração de Junqueira e Carneiro. 7º Edição
Procariontes e Eucariontes
 De acordo com a estrutura celular, os seres vivos podem 
ser classificadas em dois tipos básicos:
 Procariontes (bactérias e algas azuis - Monera);
 Eucariontes (algas, plantas, fungos, animais);
 Principal diferença: complexidade nuclear.
Procariontes
 Simplicidade estrutura: pobreza de membranas;
 Em seu exterior encontra-se a parede celular – Proteção 
mecânica;
 O material genético se encontra disperso no citoplasma;
 No protoplasma encontram-se os polirribossomos
(ribossomos + mRNA)
 Plasmídeos – Confere resistência para um ou mais 
antibióticos
 Mesossomos- Invaginações das membranas plasmáticas
Célula Procariótica
Eucariontes
 Grande variedade de organelas com membranas;
 Citoplasma envolto pela membrana plasmática;
 Núcleo possui envoltório nuclear;
 Células mais eficientes – Compartimentação e funções 
metabólicas distintas.
 Um organismo multicelular possui células variáveis que 
se diferenciam de acordo com suas funções específicas
Tipos celulares de tecidos animais
Célula Eucariótica
Fonte: Ilustração De Robertis – 3° Edição
Procariontes x Eucariontes
Característica Celulas procarióticas Células Eucarióticas
Envoltório Nuclear Ausente Presente
DNA Desnudo Combinado com Proteínas
Cromossomas Únicos Multiplos
Divisão Fusão Biária Mitose e Meiose
Ribossomos 70S* (50S + 30S) 80S (60S + 40S)Ribossomos 70S* (50S + 30S) 80S (60S + 40S)
Endomembranas Ausentes Presentes
Mitocôndrias Ausentes Presentes
Cloroplastos Ausentes Presentes em cel vegetais
Parede Celular Não celulósica Celulósica em cel vegetais
Exocitose e Endocitose Ausentes Presentes
Citoesqueleto Ausentes Presentes
*S corresponde a unidade S Vedberg de sedimentação, que depende do tamanho da molécula
Membrana Plasmática
 Separa o conteúdo da célula do meio externo;
 Possuem cerca de 6 a 10 nm de espessura (duas linhas 
escuras, separadas por uma linha central mais clara)
Bicamada lipídica; Bicamada lipídica;
 Funções: Controle seletivo da passagem de solutos;
 Endocitose;
 Exocitose;
Lipídios: formam uma barreira que impede o movimento da água
e de outras moléculas hidrossolúveis entre os compartimentos.
Proteínas: atravessam toda a espessura da membrana, formando
vias especializadas para a passagem de substâncias específicas.
Citoplasma
 Sistema de endomembranas – Divide a célula em compartimentos e
subcompartimentos;
 Dividido em dois grandes compartimentos:
Dentro do sistema de endomembranas
Citosol – Fora do sistema de endomembranasCitosol – Fora do sistema de endomembranas
 Citosol – Meio interno da célula - Contém filamentos do
citoesqueleto, ribossomos e diversas moléculas.
Citoplasma da células Eucariótica
Citoesqueleto
 Suporte – Forma da célula e posição de seus 
componentes;
 Deslocamento intracelular de organelas, cromossomos, 
vesículas e grânulos.
 Formado por três filamentos principais:
• Filamentos de actina – Motilidade;
• Filamentos intermediários – Proteínas fibrosas, papel 
mecânico;
• Microtúbulos – Nascem de uma estrutura chamada de 
centrossoma (centríolos);
Sistema de Endomembranas
 Retículo endoplasmático – Sacos achatados e túbulos;
parte mais externa do sistema de endomembranas.
 Retículos endoplasmático rugoso – Ribossomos –
Síntese protéica;Síntese protéica;
 Retículo endoplasmático liso – Síntese de ácidos graxos
em geral;
 Deriva o envoltório Nuclear.
Reticulo endoplasmático Liso e Rugoso
Sistema de Endomembranas
 Endossomos – São compartimentos de forma variada.
Dispostos entre o complexo de Golgi e a MP
 Função: receber moléculas introduzidas no citoplasma
da célula por endocitose (fagocitose, vesículas de
pinocitose)
 Endereçadas para os lisossomos
 Ou para o citoplasma e superfície celular
 Compartimento extenso – Do citoplasma até o núcleo
celular
Sistema de Endomembranas
 Complexo de Golgi;
 Formado por vesículas circulares e achatadas
 Localizam-se próximas ao núcleo ou dispersas no citoplasma;
 Principal função: processamento de moléculas do retículo 
endoplasmático;
 Separação e endereçamento;
Complexo de Golgi
Sistema de Endomembranas
 Lisossomos – Organelas polimorfas que possuem
enzimas hidrolíticas (pH ácido);
 Função: Digestão Celular (autofagia; endocitose);
A destruição e renovação das organelas é um processo
fisiológico!
Peroxissomos
 Organelas caracterizadas pela presença de enzimas 
oxidativas que transferem átomos de hidrogênio de 
diversos substratos para o oxigênio
RH2 + O2 = R + H2O2
Também possui a catalase que converte o peróxido de 
hidrogênio em água e oxigênio
2 H2O22 H2O + O2
 Proteção celular;
Mitocôndrias
 Estruturas cilíndricas, mais frequentemente alongadas 
que possuem duas membranas
 Membrana externa se separa da interna pelo espaço 
intermembranoso;
 Membrana interna envolve a matriz mitocondrial e é 
pregueada;
 Responsável pela liberação de energia para as células 
através das moléculas de ácidos graxos e glicose, 
produzindo calor e ATP.
Mitocôndrias
Plastídeos
 Ausentes em células animais;
 Presença de Plastos – Maiores que as mitocôndrias;
 Leocoplastos – incolores, armazenam amido;
 Cromoplastos – pigmentos, principal: cloroplastos 
(clorofila)
Cloroplastos – Fotossíntese;
Depósitos citoplasmáticos
 Glicogênio – Forma de grânulos de 30 nm, podem 
aparecer isoladamente ou agrupados;
 Gotículas lipídicas – Tamanho variáveis;
 Pigmentos – Melanina;
 Lipofuscina – Neurônios e fibras musculares cardíacas.
Núcleo Celular
 Uma das principais características das células
eucariontes;
 Forma do núcleo e da célula estão relacionadas; assim
como a relação entre núcleo e citoplasma;
 Individualizado - Apresenta envoltório nuclear possui
poros que regulam a troca de macromoléculas com o
citoplasma. Sua membrana externa possui ribossomos e
ligação com RER.
Núcleo Celular
 CROMATINA: grânulos de tamanho variável e forma
irregular presentes no núcleo. É constituído por DNA +
proteínas.
 HISTONAS: organizam o DNA e participam da divisão HISTONAS: organizam o DNA e participam da divisão
celular.
 NUCLÉOLO: corpúsculos esféricos de morfologia
variável. Contêm RNA e proteínas básicas. Só é visível
durante a divisão celular (intérfase e telófase).
Organização da célula Eucariótica
Componentes Subcomponentes Função
Membrana celular Parede celular
Cobertura Celular
Membrana Plasmática
Proteção
Interações celulares
Permeabilidade , 
endocitose e exocitose
Núcleo Cromossomos
Nucléolo
Informação genética
Síntese de ribossomos
Citoesqueleto Filamentos intermediários
Microtúbulos
Filamentos de actina
Forma e Motilidade Celular
Sistema de 
Endomembranas
Retículo Endoplasmático
Complexo de Golgi
Endossomos e Lisossomos
Síntese e processamento 
de lipídeos
Hidratos de carbono
Digestão
Outras organelas Mitocôndrias
Cloroplastos
Peroxissomos
Síntese de ATP
Fotossíntese
Destoxificação
Membranas Celulares
As Membranas Celulares
 A membrana plasmática separa o meio intracelular do extracelular e
é a principal responsável pelo controle da penetração e saída de
substâncias da célula – Possui de 6 a 10 nm de espessura;
 Estruturas que exercem atividades complexas, como:
 Barreiras permeáveis e seletivas;
 Participa de processos de endocitose e exocitose;
 Possui receptores específicos que reconhecem outras células e
moléculas – contração, movimento, síntese de anticorpos etc.
 Na membrana existem moléculas que possibilitam o
reconhecimento e adesão entre si e com os componentes da matriz
extracelular.
As Membranas Celulares
 Os sistemas enzimáticos presos à membrana, possibilitam uma
ordenação sequencial da atividade de cada enzima – Sistema
eficiente;
 O isolamento de membranas permitiu concluir que as mesmas são
constituídas de proteínas, lipídios e hidratos de carbono;
 Boa elasticidade, devido a presença de proteínas específicas que
oferecem esta capacidade;
 Boa capacidade de regeneração, ocorre regeneração rápida para
pequenas rupturas de membrana.
 Boa resistência elétrica, devido a presença dos lipídios que são
bons isolantes térmicos e elétricos.
Estrutura das membranas celulares
 Estrutura Básica – Bicamada lipídica;
 Lipídeos – moléculas longas com uma extremidade hidrofílica e 
uma cadeia hidrofóbica – molécula ANFIPÁTICA
 Fosfolipídeos, colesterol e glicolipídeos
 O Fosfolipídeo que predomina nas membranas biológicas é a 
fosfatidilcolina – Fosfoglicerídeo (Radical fosfato)
 Entre os glicolipídeos (hidratos de carbono)
Estão os glicoesfingolipídeos (glicose, manose,
Frutose)
Solução aquosa pura – LIPOSSOMOSolução aquosa pura – LIPOSSOMO
Camadas hidrofóbicas (Apolares) se unem no interior da camada
Proteínas das Membranas Celulares
 A atividade metabólica das membranas depende principalmente das
proteínas;
 Estão presentes em ambas as partes das membranas de maneira
assimétrica;
Proteínas Integrais – 70% das proteínas das membranas; Proteínas Integrais – 70% das proteínas das membranas;
 Firmemente associada aos lipídeos e só podem ser desassociadas
através de técnicas drásticas;
 Enzimas, glicoproteínas, proteínas transportadoras, receptores para
hormônios, entre outras.
Proteínas das Membranas Celulares
 Algumas proteínas integrais vão da zona hidrofóbica da bicamada
até uma das faces da membrana por onde emergem;
 Algumas são proteínas transmembrana;
 Dentre as transmembranas, algumas são denominadas proteínas
multipasso.multipasso.
Proteínas das Membranas Celulares
 Proteínas Periféricas – Estão presentes em ambas as faces da
membrana, ligadas as extremidades dos fosfolipídeos ou a proteínas
integrais;
 Podem ser isoladas facilmente pelo emprego de soluções salinas;
Se ligam à membrana por interação com as proteínas integrais ou Se ligam à membrana por interação com as proteínas integrais ou
com a região polar dos lipídeos;
Fluidez das membranas plasmáticas
 Os componentes da membrana não ocupam posições definidas;
 Movimento dos lipídeos;
 Giram em torno do seu próprio eixo;
 Difundem-se lateralmente na bicamada;
 Podem migrar de uma monocamada para outra (“Flip-flop”)
Fluidez das membranas plasmáticas
 Colesterol
 Interagem com os lipídeos dificultando a sua movimentação pela 
membrana;
 Quanto mais colesterol, menos fluida é a membrana
Modelo de Mosaico Fluido
 Assim como os lipídeos, as proteínas também podem girar em torno
do seu próprio eixo e se deslocar lateralmente no plano da
bicamada.
Hidratos de Carbono - Carboidratos
 2 a 10% das membranas são hidratos de carbono;
 Estão ligados covalentemente aos lipídeos e as proteínas da
membrana
Glicolipídeos/ glicoproteínas
 Os hidratos de carbono que se localizam na parte externa da
membrana plasmática formam uma cobertura chamada
GLICOCÁLICE
Hidratos de Carbono - Carboidratos
 GLICOCÁLISE
 Protegem a superfície das células de agressões mecânicas e
químicas. Ex: glicocálice da superfície das células da mucosa
intestinal, que as protege contra alimentos e enzimas digestivas;
 Reconhecimento e adesão celular;
 Podem estar envolvidos com o surgimento do câncer;
 Algumas toxinas, bactérias e vírus se ligam à superfície das células
que atacam através dos oligossacarídeos;
 Em algumas células possuem propriedades enzimáticas 
(peptidases/ glicolases);
Hidratos de Carbono - Carboidratos
 Determinam a especificidade dos grupos sanguíneos;
Permeabilidade das Membranas celulares
 Existe um fluxo contínuo de substâncias que entram e saem da
célula e circulam pelo seu interior.
 Solutos – Devem passar pelas membranas – Permeabilidade;
 Importância: célula mantém e controla sua composição interna;
 A passem de solutos através das membranas pode ser ATIVA ou
PASSIVA;
Transporte Passivo
 Sem gasto de energia;
 Realizado por meio de componentes das bicamada lipídica - Difusão
simples;
 Ou de estruturas especiais: canais iônicos ou permeases –
Difusão facilitada;
Transporte Passivo
 Difusão simples;
 Movimento do soluto do local que está mais concentrado, para o
menos concentrado – Gradiente de concentração.
 Membranas Semipermeáveis;
 Água, Moléculas apolares como O2, CO2 e o N2;
 Compostos lipossolúveis – ácidos graxo e esteróides;
 Algumas moléculas polares menores esem carga – Uréia e glicerol.
Transporte Passivo
 Difusão Facilitada – Ocorre através de canais iônicos e permeases;
 Sempre a favor do gradiente de concentração, porém em maior
velocidade que na difusão simples;
 Algumas moléculas são insolúveis em lipídeos. Ex: aminoácidos,
monossacarídeos.
 Canais iônicos
A maioria dos canais iônicos não estão abertos de forma permanente,
pois possuem um dispositivo de abertura e fechamento semelhante ao
de uma “comporta”
 Dependentes de Voltagem;
 Dependentes de ligantes;
Transporte Passivo
 Canais iônicos dependentes de Voltagem – Se abrem em resposta à
uma mudança de potencial elétrico da membrana;
 Canais iônicos dependentes de ligantes – Se abrem através da
chegada de uma substância indutora oriunda do lado citosólico ou
não citosólico.
Transporte Passivo
 Ionóforos – Substâncias capazes de se incorporar nas 
membranas biológicas e aumentar a sua permeabilidade a 
diversos íons;
 Transportadores móveis e formadores de canais (cátions 
monovalentes)
Transporte Passivo
 Difusão facilitada por Permeases.
 Formadas por várias proteínas transmembrana multipasso;
 Cada permease possui um ou mais tipos de solutos acessíveis em
ambas as faces da bicamada
 Três tipos de permeases: monotransporte, co-transporte e contra-
transportetransporte
Transporte Passivo
 Osmose – Passagem de solvente (líquido – água) do meio de menor
concentração (hipotônico), para o meio de maior concentração
(hipertônico) até que as concentrações de igualem (isotônico)
Transporte Ativo
 Realizado no sentido contrário de seu gradiente de concentração e 
voltagem;
 Há gasto de energia;
 Ocorre através de permeases – BOMBAS
 Bomba de Na+ K+ -ATPase
 Diferenças de concentração de Na e K entre o interior da célula e o 
líquido extracelular
 Responsável pela manutenção do potencial elétrico da membrana 
plasmática
Transporte Ativo
 Bomba de Na+ e K+
 Complexo formado de 4 subunidades, duas α e duas β que são 
proteínas integrais da membrana plasmática;
 As subunidades α contem sítios específicos para a fixação do Na+ 
nas suas extremidades citosólicas e sítios específicos para a fixação nas suas extremidades citosólicas e sítios específicos para a fixação 
de K+ nas suas extremidades externas;
 As transferências de Na+ para o exterior e K+ para o citosol são 
acopladas e contra o seu gradiente de concentração.
Transporte Ativo
 A energia para realizar este sistema, vem da hidrólise do ATP;
 Requer além da presença do Na+ e K,+ a presença do Mg2+;
 O ATP une-se a um sítio específico da subunidade α na face 
citosólica da membrana e sua hidrólise é acoplada ao transporte de 
íons;íons;
 Para cada ATP hidrolisado, ocorre o transporte de três Na+ para o 
espaço extracelular e dois K+ para o meio citosol.
Transporte Ativo
Importância da bomba de Na+ e K+
 Manutenção de alta concentração de potássio dentro da
célula, importante na síntese de proteínas e na respiração;
 Manutenção do equilíbrio osmótico através do bombeamento de Manutenção do equilíbrio osmótico através do bombeamento de
sódio para fora da célula;
 Estabelecimento de diferença de cargas elétricas na membrana.
Endocitose e Exocitose
 Partículas maiores não conseguem atravessar a membrana, mas
podem ser incorporadas à célula através de endocitose, ou ser
eliminadas da célula através de exocitose;
 Endocitose: fagocitose e pinocitose;
 Fagocitose: é um processo de ingestão de partículas grandes, tais
como microorganismos.
 O material ingerido fica numa vesícula grande chamada fagossomo;
 Pinocitose: é um processo de ingestão de micro moléculas
dissolvidas em água, tais como polissacarídeos e proteínas.
 O material ingerido fica numa vesícula pequena chamada
pinossomo
Endocitose e Exocitose
 Exocitose
 Por exocitose, são lançadas para fora das células secreções
importantes que atuam em diversas etapas do metabolismo de
nosso corpo;
Também são lançados para fora das células resíduos do material Também são lançados para fora das células resíduos do material
ingerido por pinocitose e fagocitose. Esse tipo de exocitose é
denominado clasmocitose..
Roteiro de Estudo
1) Cite as principais funções da membrana plasmática.
2) O que significa dizer que os fosfolipídeos da MP são moléculas
anfipáticas?
3) Represente esquematicamente o modelo da estrutura da
membrana plasmática (Mosaico Fluido)
4) Descreva as principais proteínas que compõem as membranas
celulares.
5) O que é o glicocálice das células animais? quais são suas5) O que é o glicocálice das células animais? quais são suas
principais funções.
6) A passem de solutos através das membranas pode ser feito
através de transporte ativo ou passivo. Qual a principal diferença
entre eles?
7) Cite as principais diferenças entre difusão simples e difusão
facilitada.
8) Qual o mecanismo de funcionamento da Bomba de Na+ e K+?
9) Compare os processos de endocitose e exocitose.
10) Dê as diferenças entre fagocitose e pinocitose.
Bibliografia Utilizada
 BIOLOGIA CELULAR E MOLECULAR . Autores: 
JUNQUEIRA, L.C.; CARNEIRO, J. – 7º Edição
 BASES DA BIOLOGIA CELULAR E MOLECULAR – . 
Autor: E.M.F. De Roberts – 3º EdiçãoAutor: E.M.F. De Roberts – 3º Edição