Periodo I Citoplasma

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Biologia ano 1 
 
NÍVEIS HIERÁRQUICOS DE ORGANIZAÇÃO 
 
Uma maneira de se iniciar um estudo da 
Biologia é utilizar a ideia de níveis 
hierárquicos de organização. Por meio 
dessa abordagem a constituição de um 
ser vivo é avaliada em diferentes níveis, 
desde os mais simples até os mais 
complexos. Podemos adotar o 
organismo como um nível de referência. 
A análise de um organismo como o 
humano, por exemplo, nos revela a 
existência de sistemas que 
proporcionam o suporte necessário ao 
desenvolvimento de suas atividades. 
Cada sistema, por sua vez, é constituído 
por um conjunto de órgãos. Estes, quando submetidos à análise microscópica, 
evidenciam que são constituídos por uma sucessão de camadas, que correspondem 
aos tecidos. Cada um dos diferentes tecidos é formado por pequenas unidades que 
exibem similaridades morfológicas e funcionais – as células. As células apresentam 
no seu interior um conjunto de organelas que, ao serem estudados sob o ponto de 
vista bioquímico, se mostram estruturados por arranjos de moléculas que, por sua 
vez, são formados pela reunião de determinados átomos. 
 
Assim, átomos e moléculas reunidos levam à formação de um organelas. 
Organelas diferentes coexistem no interior de uma célula trabalhando de forma 
integrada. Células semelhantes na forma e na função constituem um tecido. Tecidos 
reunidos entram na composição de um órgão. Órgãos envolvidos em uma mesma 
atividade fazem parte de um sistema. Sistemas diferentes acabam sendo 
componentes de um organismo. 
 
 
DO ORGANISMO À BIOSFERA 
 
Podemos verificar nos mais diferentes ambientes que os organismos não vivem 
isoladamente. Eles exibem uma tendência a viverem agrupados, sejam ou não da 
mesma espécie, estabelecendo interações entre si e com o meio. Organismos da 
mesma espécie vivendo em determinada área geográfica constituem uma população 
daquela espécie, naquele 
ambiente. Populações 
diferentes, de diferentes 
espécies, convivendo em uma 
mesma área geográfica, levam 
à formação do nível de 
organização conhecido como 
comunidade. Uma comunidade 
pode ser, então, em termos 
biológicos, considerada como 
um conjunto das diferentes 
populações de espécies 
coexistindo em um determinado 
meio. 
 
Em outros termos, 
podemos dizer que a 
comunidade corresponde à 
reunião dos componentes vivos 
ou bióticos do meio ambiente. 
Por outro lado, a interação da 
comunidade com os componentes não-vivos ou abióticos do meio conduz a outro nível 
de organização – o ecossistema. Cada ecossistema é definido pela interação, em um 
certo ambiente naturalmente delimitado, de um componente biótico (a comunidade) 
com um abiótico (componentes físico-químicos). Ecossistemas naturais interagem, 
não são isolados. Da somatória de todos os ecossistemas existentes na Terra, chega-
se ao último nível de organização, a biosfera. 
 
 
BIOLOGIA 
• Bio = Vida • Logia = Estudo 
 
PRINCIPAIS ÁREAS DA BIOLOGIA 
Citologia: ramo da biologia que estuda a célula; 
Histologia: ramo da biologia que estuda os tecidos; 
Botânica: ramo da Biologia dedicado ao estudo das plantas; 
Ecologia: ramo da Biologia dedicado ao estudo das interações dos seres vivos entre 
si 
e com o meio ambiente; 
Embriologia: ramo da Biologia dedicado ao estudo da formação do animal a partir de 
uma única célula indiferenciada; 
Evolução: ramo da Biologia dedicado ao estudo da descendência das espécies e 
evolução destas; 
Fisiologia: ramo da Biologia dedicado ao estudo do funcionamento do organismo; 
Microbiologia: ramo da Biologia dedicado ao estudo dos micróbios; 
Zoologia: ramo da Biologia dedicado ao estudo dos animais 
 
 
 
 
CITOLOGIA 
 
A citologia foi criada no final do século XIX, e é o ramo da biologia que estuda 
a célula do ponto de vista estrutural e funcional. 
 
 
 
 
 
 
 
 
O termo célula (do grego kytos 
= cela; do latim cella = espaço vazio), 
foi usado pela primeira vez por Robert 
Hooke (em 1655) para descrever suas 
investigações sobre a constituição da 
cortiça analisada através de lentes de 
aumento. 
 
 
 
 
TEORIA CELULAR 
 
A teoria celular, porém, só foi formulada em 1839 por Schleiden e Schwann, 
onde concluíram que todo ser vivo é constituído por unidades fundamentais: as 
células. Assim, desenvolveu-se a citologia (ciência que estuda as células), importante 
ramo da Biologia. As células provêm de outras preexistentes. As reações metabólicas 
do organismo ocorrem nas células. 
 
Os princípios gerais desta teoria se baseiam em alguns aspectos 
fundamentais: 
 
• Todos os seres vivos são formados por uma ou mais células. 
 
• Toda célula se origina de outra pré-existente, por um processo chamado 
divisão celular. 
 
• A célula é a unidade estrutural e funcional de todos os organismos vivos. 
 
• A atividade de um organismo depende da atividade total de células 
independentes. 
 
• Todas as células possuem, basicamente, a mesma constituição química. 
 
• As reações metabólicas e bioquímicas ocorrem no interior das células. 
 
• A célula contém informação genética e hereditária que é passada para outras 
células durante o processo de divisão celular. 
 
 
VÍRUS 
 
E os vírus? Embora não consistam em células, provavelmente evoluíram de 
organismos celulares, e muitos biólogos os consideram organismos vivos. Os vírus 
não realizam funções fisiológicas por si sós, mas parasitam para que o maquinário 
das células hospedeiras faça essas funções por eles – incluindo a reprodução. 
 
Uma partícula viral completa é 
chamada de vírion, a qual consiste do 
material genético (DNA ou RNA) 
envolvido por uma estrutura de origem 
protéica denominada de capsídeo. O 
capsídeo é formado por unidades 
idênticas da mesma proteína 
conhecidas como capsômero e a 
estrutura constituída pelo material 
genético e o capsídeo que o envolve 
é denominado nucleocapsídeo (vírus 
nu). 
 
Os vírus que parasitam os seres humanos e os outros animais são chamados 
de vírus animais. A infecção por esse vírus ocorre com a penetração do ácido nucleico 
e da cápsula, se for do tipo envelopado, os receptores deste envoltório se combinam 
aos também existentes na membrana celular, fundindo o envelope à bicamada 
lipoproteica da célula, inserindo a cápsula viral, liberando DNA ou RNA no interior do 
hospedeiro, saindo da célula por lise ou brotamento, lembrando que os vírus que 
escapam por brotamento se tornam envelopados. 
Além de possuírem informação genética, eles certamente evoluem (como 
sabemos, a evolução do vírus da gripe exige mudanças anuais nas vacinas criadas 
para combatê-los). Os vírus estão vivos? O que você acha? 
 
 
 
PARTES DA CÉLULA 
 
De uma maneira geral, independentemente do formato, todas as células são 
constituídas por um envoltório denominado membrana plasmática, um citoplasma 
e material genético, sendo que as células procarióticas possuem material genético 
solto no citoplasma, são pobres em membranas, e as eucariontes possuem o núcleo 
delimitado por uma membrana nuclear. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PRINCIPAIS TIPOS 
 
 Célula Procarionte 
 Célula Eucarionte Vegetal 
 Célula Eucarionte Animal 
 
Para você compreender melhor as diferenças dos tipos de células, vamos 
conceituar cada célula individualmente, assim, você terá maior clareza em desvendar 
como os seres compostos por células procariontes, considerados primitivos, ainda nos 
causam tantas preocupações. 
 
As células procariontes não possuem um sistema de membranas, deixando 
seu material genético solto no citoplasma, além de serem extremamente pequenas e 
com poucas organelas. 
 
As células procariontes também podem ser chamadas de protocélulas, não 
possuem um sistema de membranas compartimentando o citoplasma, seu DNA se 
apresenta na forma de anel e não estão associadas aproteínas (histonas). Têm 
formato geralmente simples em esfera, bastonete, ou em hélice, podendo formar 
colônias em alguns casos. Como essas células não possuem citoesqueleto, como as 
eucariontes, sua forma é definida por uma parede extracelular que sofre síntese no 
citoplasma e se posiciona na superfície externa da membrana plasmática. Essa 
parede rígida possui 20 nm de espessura, é constituída por peptidoglicanos e tem 
como função proteger a célula das ações mecânicas. 
 
A bactéria Escherichia Coli é uma das mais estudadas por sua reprodução 
rápida e estrutura simples. A figura abaixo demonstra a representação de uma E.coli, 
com destaque para sua parede celular
 
 
 
Podem surgir células procariontes autótrofas, que possuem em seu citoplasma 
algumas membranas, paralelas entre si, associadas à clorofila ou a outros pigmentos 
responsáveis pela captação de energia luminosa. Entretanto, a maioria dos 
procariontes é heterotrófica, ou seja, depende de uma fonte externa de alimentos e 
realiza essa alimentação por absorção com vários mecanismos de fermentação e de 
respiração. 
 
Nas células eucariontes é bem visível o núcleo envolto em uma membrana 
nuclear e elas possuem muitas organelas. O núcleo foi observado inicialmente em 
1802 por Franz Bauer, no entanto, somente em 1831 Robert Brown identificou essa 
estrutura como de extrema importância para célula. Brown escolheu o nome núcleo 
(do grego nux – semente) por imaginar que fosse a semente da célula, comparando 
com os frutos das plantas. 
 
As células eucariontes de animais, vegetais, protozoários e fungos se 
diferenciam em alguns aspectos, elas são semelhantes por possuir núcleo bem 
definido e organizado. Em geral, possuem um único núcleo por célula, entretanto 
algumas células podem ter mais de um núcleo. 
 
São células ricas em membranas, que as deixam com um citoplasma 
compartimentado, possuem muitas organelas que atuam em diferentes processos, 
podem ser comparadas a pequenos órgãos, intracelulares. O material genético está 
separado do citoplasma por uma membrana dupla chamada de carioteca, os 
filamentos de DNA estão associados a proteínas histonas, formando fios espessos 
chamados de cromatina e dentro da cromatina estão os nucléolos. 
 
Ocorre grande variabilidade na forma das células eucarióticas. Geralmente, o 
que determina a forma de uma célula é sua função específica. 
São células eucariontes animais (Reino Animalia), se diferem das células 
vegetais pela ausência de parede celular e plastos. O citoplasma é constituído por 
uma substância fundamental amorfa, composta por água, proteínas, íons, 
aminoácidos, entre outros. Mergulhados no hialoplasma estão as organelas e os 
grânulos de depósito de substâncias diversas, como glicogênio ou gorduras. Os 
organoides possuem funções específicas, sendo alguns revestidos por membranas e 
outros, não. 
 
 
A célula eucarionte vegetal é semelhante à célula animal, mas possui 
algumas diferenças estruturais e metabólicas, você lembra dos seres autótrofos e 
heterótrofos, correto? Uma das razões para essa diferença está na capacidade que 
as células vegetais têm de produzirem seu alimento, sendo autótrofas. Para realizar a 
fotossíntese possuem organelas específicas, como os plastos; outra diferença 
marcante é a presença de uma parede celular que protege as células e vacúolos muito 
grandes. 
 
Os cloroplastos ou 
plastídeos são organelas que só 
aparecem em células vegetais e 
se diferenciam de acordo com a 
função que executam. Podemos 
diferenciar os plastos com 
pigmento, cromoplastos, e entre 
eles ainda podemos citar os 
cloroplastos, no entanto, também 
temos amiloplastos que 
acumulam amido, chamados de 
grão de amido. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Estrutura celular: 
 
 
MEMBRANA PLASMÁTICA 
E CITOPLASMA 
 
A constituição das membranas por uma bicamada lipídica é fundamental para 
o funcionamento celular, pois graças a ela o líquido intracelular fica dentro do citosol. 
 
Membrana plasmática 
 
A estrutura da membrana plasmática é comum, mesmo atuando em diferentes 
células e funções, sendo constituídas por moléculas de lipídios, de proteínas e 
carboidratos (glicoproteínas e glicolipídios). 
 
As membranas plasmáticas ou celulares não podem ser visualizadas em 
microscópio óptico, no entanto, os primeiros pesquisadores deduziram sua existência 
com base em experiências e técnicas de coloração e contrastes. Com a microscopia 
eletrônica, na década de 1950, foi possível identificar com clareza suas características 
e se concluiu que a composição das membranas é semelhante em todos os tipos de 
células e organelas, sendo muito delgada, formada por lipídios, carboidratos, 
proteínas e hidratos de carbono que se ligam aos lipídios e proteínas. Mas você 
imagina como são dispostos esses elementos? Se apresentam em duas camadas de 
moléculas lipídicas, com as cadeias apolares no interior da membrana, e nas 
exterminadas estão as moléculas polares, já as proteínas ficam inseridas na camada 
de lipídios com a parte apolar no centro e polar nas superfícies, algumas destas 
proteínas se apresentam como transmembranas por atravessar toda a camada da 
membrana. 
 
As membranas celulares também possuem composição química semelhante, 
isto é, principalmente fosfolipídios, o que representa uma combinação entre lipídios e 
fosfatos, e proteínas. Sendo que os lipídios mais frequentes são os fosfoglicerídeos, 
esfingolipídios, colesterol, glicolipídios e glicoesfingolipídios. Já as proteínas se 
apresentam em dois grupos: intrínsecas e extrínsecas. E os carboidratos, estão 
presentes nas membranas? A parte externa da membrana é recoberta por resíduos 
de carboidratos ligados em proteínas, chamados de glicoproteínas, e lipídios 
chamados de glicolipídios, formando o glicocálix. 
 
Para representar as estruturas da membrana plasmática, foi aceito o modelo 
mosaico fluido, idealizado por Singer e Nicholson, que descreve como os fosfolipídios 
e as proteínas estão combinados, formando a bicamada. O nome do modelo se dá 
devido à capacidade das proteínas de se moverem na camada homogênea de 
fosfolipídios. 
 
 
Podemos destacar também as funções do glicocálix, que em células animais 
protege a membrana e ainda efetua o reconhecimento celular, sendo, por exemplo, 
de grande importância em transplantes. Assim, quanto mais parecido o glicocálix de 
uma pessoa for com o de outra, mais fácil a compatibilidade da doação. 
 
Você percebeu que as proteínas das membranas são vitais para as funções, 
estão envolvidas na maioria dos processos, e ainda são responsáveis pela formação 
das enzimas que atuam nas membranas catalisando algumas reações. 
 
A estabilidade do meio interno da célula depende totalmente da membrana 
celular, no entanto, algumas substâncias atravessam essa barreira com facilidade, 
mas algumas moléculas possuem dificuldade ou são impedidas de completar a 
passagem, assim denominamos as membranas como tendo permeabilidade seletiva. 
 
 
LIPOSSOMAS E MICELAS 
 
Os lipossomas são constituídos de uma ou mais bicamadas concêntricas, 
separadas por fases aquosas e englobando um compartimento aquoso interno. Esses 
sistemas organizam-se na presença de água, sendo que, em parte, a orientação de 
bicamada é determinada pela natureza dos grupos polares e das cadeias carbônicas. 
Os lipossomas são constituídos por compostos anfifílicos. Os compostos 
anfifílicos caracterizam-se por possuir em sua estrutura uma região polar (iónica ou 
não) capaz de interagir com a água e uma região apolar que tende a proteger-se do 
contato com a água. Esta última pode ser constituída por uma ou duas cadeias 
carbonadas com mais de 8 átomos de carbono. Várias moléculas com características 
anfifílicas, contendo duas cadeias carbonadas, incluindo desde fosfolipídios naturaisaté compostos totalmente sintéticos, podem ser utilizados como elementos estruturais 
de lipossomas. Estes, em meio aquoso organizam-se espontaneamente para formar 
as referidas “bolinhas” microscópicas, que podem ser constituídas por uma bicamada 
apenas ou mais bicamadas concêntricas, separadas por fases aquosas, e englobando 
um compartimento aquoso interno. 
 
O tamanho e a morfologia destes agregados podem ser controlados durante o 
processo de preparação. Estrutura química da Dimiristoilfosfatidilcolina (DMPC), 
anfifílico estrutural de lipossomas. A grande vantagem da utilização dos lipossomas 
prende-se com o fato de se assemelharem à membrana das células. Por isso, estas 
partículas interagem mais intimamente e com maior eficiência com as células e tecidos 
do organismo. 
 
Micelas são agregados moleculares, possuindo ambas as regiões estruturais 
hidrofílica e hidrofóbica, que dinamicamente se associam espontaneamente em 
solução aquosa a partir de certa concentração crítica, formando grandes agregados 
moleculares de dimensões coloidais, chamados micelas. A combinação destas 
propriedades distintas confere à molécula características únicas na dissolução 
aquosa. por possuírem apenas uma camada lipídica sua camada interna é hidrofílica. 
 
 
CITOPLASMA 
 
Espaço existente entre a membrana plasmática e nuclear, formado por uma 
substância colóide com 85% de água e proteínas solúveis e insolúveis 
(microfilamentos e microtúbulos) que apresenta a propriedade de reverter seu estado 
físico de gel (consistência gelatinosa) para sol (consistência fluida) e vice-versa. A 
reversão do estado físico permite os movimentos celulares como a emissão de 
pseudópodes (falsos pés). Quando mais viscosa, é denominada citogel. Quando mais 
aquosa, é denominada citosol, composta por líquido em movimento. 
 
 
 
Podemos dividir o citoplasma em duas regiões: o ectoplasma (região mais 
periférica ou externa) e o endoplasma (região mais interna), normalmente as regiões 
marginais da célula são mais viscosas que o interior. Sua função é estrutural, 
mantendo a consistência e a forma da célula, além de proporcionar o meio de 
suspensão dos organelas celulares e armazenar substâncias químicas. Quanto às 
organelas presentes, existem diferenças na constituição devido ao tipo celular (célula 
animal ou vegetal). 
 
 
ORGANELAS 
 
As mitocôndrias se replicam com DNA próprio e são fundamentais para o 
funcionamento celular, responsáveis pela síntese de ATP com uso de oxigênio, 
envolvidas no ciclo de Krebs e na cadeia respiratória. 
 
 Plastos ou Plastídios, são orgânulos encontrados em todas as células 
vegetais e em alguns protistas. São inexistentes nos outros grupos de seres vivos, 
como os animais. Os plastos são dotados de uma dupla membrana de natureza 
lipoprotéica. A externa é lisa e a interna faz dobras ou franjas (lamelas) que se 
dispõem como lâminas paralelas no sentido do maior eixo do plasto. Nelas há clorofila, 
substância extremamente importante para a realização da fotossíntese. São 
portadores de DNA, RNA, ribossomos e se auto-reproduzem. Algumas variedades 
que se distinguem em função dos pigmentos de que são portadores (cloroplastos - 
verdes - com clorofila; leucoplastos - brancos - com amido ou lipídios; amarelos - 
xantoplastos; pardos - feoplastos; vermelhos - eritroplastos). 
 
 Ribossomos são Grânulos de 15 a 25 nm de diâmetro, formados por duas 
subunidades e constituídos por proteínas e RNA ribossômico. Originam-se do 
nucléolo e podem ser encontrados associados ao RE ou livres no citoplasma. Sua 
função está relacionada à síntese de proteínas. 
 
 Retículo Endoplasmático (RE) é um sistema de endomembranas que 
delimitam canais e vesículas. Esses canais se comunicam com a membrana nuclear, 
sendo um canal de comunicação entre o citoplasma e o núcleo. Aumentam a 
superfície interna da célula ampliando a atividade das enzimas. Há dois tipos de 
retículos: rugoso e liso. 
- RE rugoso - retículo endoplasmático associado a ribossomos, por isso também 
denominado RE agranular. É o local de síntese de proteínas de exportação (que são 
enviadas para fora da célula). Conseqüentemente, é muito desenvolvido em células 
de função secretora, como o pâncreas. 
- RE liso - retículo endoplasmático sem ribossomos. É o local de síntese de 
lipídios e de carboidratos complexos, atua também na degradação de substâncias 
variadas (desintoxicação), como o álcool e medicamentos. Conseqüentemente, é 
muito desenvolvido em células do fígado. 
- 
 Complexo Golgiense é um sistema de bolsas achatadas e empilhadas 
(dictiossomos), de onde se destacam as vesículas. Descoberto por Camilo Golgi em 
1868, armazenam, empacotam e secretam substâncias produzidas pela célula. A 
maior parte das vesículas transportadoras que saem do retículo endoplasmático e, em 
particular, do retículo endoplasmático rugoso (RER) são transportadas até ao 
complexo de Golgi, onde são modificadas, ordenadas e enviadas em direção dos seus 
destinos finais. Além disso, sintetizam polissacarídeos, participam da formação do 
acrossomo, lamela média e lisossomos. O acrossomo é uma bolsa de enzimas, 
existentes no espermatozóide, que digerem a membrana do óvulo na fecundação. A 
lamela média é a parede que separa duas células vegetais recém-formadas e o 
lisossomo será explicado adiante. O complexo de Golgi está presente na maior parte 
das células eucarióticas, mas tende a ser mais proeminente nas células de órgãos 
responsáveis pela secreção de certas substâncias, tais como pâncreas, hipófise, 
tireóide etc. 
 
 Citoesqueleto forma uma rede proteica no citoplasma celular, e participa de 
algumas funções muito importantes para a vida celular, como movimento, estrutura e 
transporte, no entanto, as fibras proteicas que formam o citoesqueleto se relacionam 
com funções de contratação muscular e também atuam em funções de diversas 
células epiteliais (inclusive nas vias respiratórias). 
 
 Os Lisossomos são pequenas vesículas que contêm enzimas digestivas; 
destacam-se do complexo de Golgi e juntam-se aos vacúolos digestivos. Existem 
sempre nas células animais. Têm função de fazer a digestão intracelular; em alguns 
casos, extracelular, degradando substâncias provenientes de fora da célula, bem 
como componentes celulares envelhecidos. Atuam intensamente na autólise e 
autofagia. Quando um orgânulo envelhecido é digerido no lisossomo, ocorre a 
autofagia e quando há necessidade da destruição total da célula, os lisossomos se 
rompem e seu conteúdo se derrama no citoplasma, realizando a autólise 
(metamorfose dos sapos, por exemplo). 
 
os peroxissomos são importantes na transformação de hidrogênio em 
oxigênio, utilizam a enzima catalase em seus processos e disfunções relacionadas a 
eles podem causar intoxicação celular por peróxido de hidrogênio, que se forma nas 
reações de transformação do peroxissomo. Uma particularidade dos persoxissomo é 
a capacidade de se replicar utilizando as proteínas do citoplasma. 
 
Os centríolos são fundamentais para divisão celular, são formados por 
microtúbulos do citoesqueleto, disposto por nove trios, formando cilindros que se 
posicionam duplamente próximo ao núcleo celular. 
 
Os vacúolos aparecem nas células eucariontes, principalmente nos vegetais, 
são revestidos por uma membrana e estão relacionados com a contenção de 
substâncias tóxicas e resíduos do metabolismo das células. 
 
 
TEORIA ENDOSSIMBIÓTICA 
 
Como surgiram as organelas que estão envolvidas nos processos energéticos 
das células? 
 
As organelas envolvidas nos processos energéticos das células são as 
mitocôndrias responsáveis pela respiração celular, ocorrendo essencialmente em 
todos os seres eucariontes e os cloroplastos responsáveis pela fotossíntese, estando 
presente apenas em eucariontes fotossintéticos, como as plantas. Essasorganelas 
se originaram de bactérias que foram fagocitadas por células eucarióticas e que 
escaparam do processo de digestão celular. Os ancestrais de mitocôndrias e 
cloroplastos eram endossimbiontes, ou seja, estabeleceram uma relação de simbiose, 
pois ambas as células constituiram uma relação benéfica, que com o passar dos anos 
acabou se tornando irreversível. 
 
Mais especificamente, esta teoria defende que os cloroplastos e mitocôndrias 
dos organismos eucariontes têm origem num procarionte heterotrófico, com 
possibilidades de ser um antepassado das cianobactérias que viveu em simbiose 
dentro de outro organismo, também unicelular, mas provavelmente de maiores 
dimensões, obtendo assim proteção e fornecendo ao hospedeiro a energia fornecida 
pela fotossíntese.