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Professora Débora Silva Fisioterapeuta - Especialista Doutora em Ciências Cardiovasculares (PGCCV) Faculdade de Medicina Hospital Universitário Antônio Pedro Universidade Federal Fluminense Laboratório Multiusuário de Pesquisa Biomédica (LMPB) Pesquisadora CNPQ CARVALHO, H. F.; PIMENTEL-RECCO, S. M. A célula. 3ª edição. São Paulo: Manole, 2013. MAYWORM, S. H. Introdução à Biologia Celular. 1ª edição. Rio de Janeiro: Editora Universidade Estácio de Sá, 2014. MICAS, A. F. Genética. 1a.. Rio de Janeiro: SESES, 2015. único. Criacionismo ou Fixismo Atribuiu o surgimento da vida na Terra a um ser onipotente, sobrenatural Cosmogênese Vida poderia ter surgido em outro planeta Geração Espontânea Desenvolvida a mais de 2000 anos onde um princípio ativo teria dado origem à vida Não Vivo → Vivo Substâncias apresentavam “força vital” Surgimento de seres vivos + simples permitiam Geração espontânea 1745 ▪ John Needham → Reforça o conceito de geração espontânea Caldo nutriente aquecido Solução resfriada Geração espontânea 1745 ▪ John Needham → Reforça o conceito de geração espontânea dos MO “MO desenvolvem-se espontaneamente a partir de caldos” A vida só pode ser originada de outra pré-existente e semelhante ▪ Francesco Redi → Vermes não surgem espontaneamente de carne apodrecida Os experimentos de Pasteur refutaram a teoria da geração espontânea Descoberta do mundo “invisível” Despertou o interesse de sua origem 1665 Robert Hooke ▪ Microscópio simples ▪ Fatia de cortiça ▪ Menor unidade viva ▪ Pequenas caixas ou células 1665 Robert Hooke ▪ Teoria celular ▪ Todas as coisas vivas são compostas por células 1673 – 1723 Anton van Leeuwenhoek ▪ Mercador holandês e cientista amador ▪ 1° observar MO vivos → Lentes de aumento Charles Darwin Dois principais pontos: ▪ Espécies não foram Criadas na sua forma atual mas sim evoluíram de ancestrais ▪ Propôs um mecanismo para a evolução das espécies: A teoria da seleção natural Inorgânico → Orgânico → Biológico Segundo Oparin & Haldane Composição Química Carbono (C) Hidrogênio (H) Oxigênio (O) Nitrogênio (N) Composto por células Unicelulares Multicelulares Organização Celular Composição Química Formados por substâncias químicas semelhantes Representações das relações evolutivas entre seres vivos Seres vivos → Formados por células Não é a menor parte do nosso organismo Compostas por moléculas Constituídas por elementos químicos Matéria → Tudo que compõem o Universo Elementos químicos descobertos catalogados Tabela Periódica Organizado de acordo com características físico-química Peso atômico → Denominação de partícula Átomo Considerados a menor parte da matéria Formados por Átomos podem não existir de maneira isolada Se combinam, fazendo ligações químicas Formam as moléculas Dividas em 2 grandes categorias Dividas em 2 grandes categorias Características Fundamentais Membrana plasmática Citoplasma Material genético Organelas Características Unicelulares Núcleo? X Membrana nuclear? X Plasmídeo Ribossomo Parede celular ▪ Proteção mecânica Cápsula ▪ Envoltório gelatinoso ▪ Bactérias patogênicas Bactérias Importância das Bactérias Características Uni/pluricelulares Heterótrofos / Autótrofos Núcleo Membrana Organelas Protozoários Fungos Vegetais Animais Forma condensada de DNA Constituem uma longa sequência de DNA contendo diversos genes → Centenas a milhares em cada um Transportar DNA DNA + Proteínas básicas Encontrada dentro do núcleo das células eurariontes Pode ser sob a forma de Eucromatina Heterocromatina Condensada Inativa Espalhada Ativa Seres acelulares Parasitas intracelulares obrigatório Bacteriófago É a menor unidade morfológica,funcional e genética do indivíduo Recebeu esta denominação, pois, pensava-se que o mesmo era dotado de um espaço vazio,o que hoje torna-se uma informação totalmente equivocada Orgânicos Vitaminas Proteínas Lipídeos Carboidratos Ácidos Nucléicos Inorgânicos Água Sais Minerais Considerada uma substância e não só uma molécula Elemento + profuso do Planeta Em ≠ estados % aproximada em diferentes partes do organismo H2O Transporte Transita entre ≠ espaços Reagente → Favorece reações químicas Hidrólise → Promove quebra de moléculas Solvente universal Devido sua característica de polaridade Dissolve grande quantidade de outras moléculas Por questões de relacionamento as moléculas podem ser denominadas Necessitam ser polares também Moléculas hidrofílicas (polares) Aquelas que têm afinidade com a água Moléculas hidrofóbicas (apolares) Que não têm afinidade com a água Regulação de temperatura Desidratação São nutrientes que apresentam as mais variadas funções Encontram-se dissolvidos em água ou imobilizados Presentes intra e extracelular Estão sob a forma de íons Encontrados nas estruturas esqueléticas Sendo pouco solúveis Átomos eletricamente carregados São nutrientes que apresentam as mais variadas funções Encontram-se dissolvidos em água ou imobilizados Presentes intra e extracelular Estão sob a forma de íons Encontrados nas estruturas esqueléticas Sendo pouco solúveis Átomos eletricamente carregados Organismos vivos são incapazes de produzir sais minerais Funções: Formação de ossos e dentes Condução do impulso nervoso Coagulação Manutenção do equilíbrio osmótico Transferência de substâncias pelas membranas Processo de respiração celular Devem retirar esses nutrientes de fontes alimentares de origem animal ou vegetal Cálcio Mineral + abundante no organismo ▪ Encontrado principalmente no esqueleto Essencial para a célula ▪ Controla a permeabilidade da membrana Importante para a contração muscular Liberação de hormônios Coagulação do sangue Ferro Participa da formação das hemoglobinas Faz parte da mioglobina Participa da respiração celular Fósforo Encontrado principalmente no esqueleto juntamente ao cálcio ▪ Formando os ossos Participa da constituição das membranas celulares ▪ Fosfolipídeos Atividades enzimáticas Fornece energia sob a forma de ATP ▪ Adenosina trifosfato Iodo Faz parte da composição dos hormônios da tireoide Atua nos sistemas ▪ Cardiovascular ▪ Esquelético ▪ Respiratório ▪ Urinário Importante para o crescimento e desenvolvimento dos organismos Magnésio Pouco abundante Atua em atividades enzimáticas Duplicação dos ácidos nucleicos Síntese de vitamina D Transmissão de influxonervoso Trocas iônicas da membrana celular Potássio Atua no funcionamento das células nervosas (+sódio) Bomba de Sódio/Potássio Contribui para o metabolismo Regulação da quantidade de água no organismo Produção de proteínas e glicogênio Excitabilidade neuromuscular Controle da pressão sanguínea Sódio Participa do funcionamento das células nervosas com potássio ▪ Bomba de Sódio/Potássio Forma o sal de cozinha Participa da absorção de aminoácidos, glicose e água Essenciais para o funcionamento do metabolismo Organismo não sintetiza a maioria das vitaminas Falta de vitaminas Classificação Avitaminose → Total Hipovitaminose → Parcial Lipossolúvel Hidrossolúvel Essenciais para o funcionamento do metabolismo Organismo não sintetiza a maioria das vitaminas Falta de vitaminas Classificação Avitaminose → Total Hipovitaminose → Parcial Lipossolúvel Hidrossolúvel ≠ Entre Vitaminas lipossolúveis e hidrossolúveis Hidratos de carbono/ Açúcares/ Glicídios Abundantes na natureza Composto por Carbono Hidrogênio Oxigênio Principal fonte de energia para a célula Classificação Oligossacarídeo Também presente na MC Glicoproteínas; glicolipídios Constitui o glicocálice Importante para a sinalização celular E Adesão entre as células Essencialmente energéticos Homopolissacarídeos Heteropolissacarídeos Glicose Utilizado preferencialmente para a produção de energia por meio do processo de respiração celular Processo de respiração celular → Consiste na quebra da molécula de glicose, que leva à formação de gás carbônico, de água e à liberação de energia Insolúveis na água → Apolar → Hidrofóbicos Anfipáticos → Porção hidrofílica e porção hidrofóbica + comuns Ác. Graxos Triglicerídeos Fosfolipídeos Colesterol Funções Associados a membrana Barreira hidrofóbica Transportado pelo plasma Controle da homeostase → “Gorduras” Energia / Isolante térmico Ácidos Graxos Monômeros Fonte de energia Formam lipídios + complexos Constituídos de longas cadeias de carbono Fosfolipídeos → Membrana celular Triglicerídeos → Tecido adiposo Saturados Só possuem ligações simples entre os Carbonos Gordura de origem animal Insaturados Possuem uma ou + ligações duplas entre os Carbonos Gordura de origem vegetal Ácidos Graxos Poliinsaturados ▪ Linoleico → ômega-6 ▪ Linolênico → ômega-3 Muito relevantes para o organismo → Não são produzidos por animais → Apenas por plantas e algas Obtidos pela alimentação Também chamados ácidos graxos essenciais ▪ Seu consumo está associado a boa saúde Triglicerídeos Lipídios complexos 3 ácidos graxos + 1 glicerol Reserva → Armazenamento → Geração de Energia Fosfolipídios Lipídios complexos 2 ácidos graxos + 1 radical fosfato + glicerol São anfipáticos Apresentam uma parte polar e outra apolar Polar Apolar Tipos Moléculas formadas por muitos aminoácidos ligados em sequência Polímeros Formado por monômeros → Aminoácidos Ligações peptídicas Dipeptídeos Tripeptídeos Tetrapeptídeos Polipeptídeos Moléculas grandes Diversas Funções: Fonte de energia → Aminoácidos Presentes na MC Hormônios → Insulina... Neurotransmissores Não essenciais Pela alimentação Estruturas Classificação quanto à função Estrutural Enzimáticas Atuam como catalizadores biológicos ▪ ↑ velocidade da reação química Lipases; Proteases; Carboidrases Hormonais Especializados na função de estimular ou inibir a atividade de determinados órgãos Reguladores do metabolismo Defesa Anticorpos Sistema imunológico Memória imunológica “Limpeza do organismo” Classificação quanto à composição Proteínas simples ▪ Formada apenas por aminoácidos Proteínas conjugadas ▪ Aminoácido+outro elemento ▪ Porção não-protéica Albuminas, globulinas Lipoproteínas, glicoproteínas LDL Classificação quanto à forma Fibrosas Apresentam estrutura alongada Maioria com função estrutural Globulares Cadeia polipeptídica Enovelam-se sobre si Desnaturação Calor Ácidos Pressão Solventes orgânicos Envolve todas as células vivas Separa o meio intracelular do extracelular Membrana plasmática ▪ Lipídios; proteínas e carboidratos Estrutura Mosaico Fluido ▪ Bicamada fosfolipídio ▪ Proteínas inseridas (Total/parcial) Polar Apolar Bicamada fosfolipídica Afinidade diferencial com a água ▪ Cabeça hidrofílica ▪ Cauda hidrofóbica Voltada para o meio extracelular e para o citoplasma Voltada para a parte interna da membrana Polar Apolar Bicamada fosfolipídica Afinidade diferencial com a água ▪ Cabeça hidrofílica ▪ Cauda hidrofóbica Voltada para o meio extracelular e para o citoplasma Voltada para a parte interna da membrana Polar Apolar Bicamada fosfolipídica Afinidade diferencial com a água ▪ Cabeça hidrofílica ▪ Cauda hidrofóbica Voltada para o meio extracelular e para o citoplasma Voltada para a parte interna da membrana Propriedades Assimetria ▪ 2 faces da membrana não possuem a mesma composição ▪ Lipídica, glicídica e protéica ▪ Em geral → Carboidratos na face externa ▪ Cargas elétricas com distribuição ≠ ▪ Em geral → Carga negativa → Face citoplasmática Propriedades Assimetria ▪ 2 faces da membrana não possuem a mesma composição ▪ Lipídica, glicídica e protéica ▪ Em geral → Carboidratos na face externa ▪ Cargas elétricas com distribuição ≠ ▪ Em geral → Carga negativa → Face citoplasmática Propriedades Fluidez ▪ Componentes da membrana não ocupam posições definidas ▪ Podem se deslocar ▪ Fosfolipídeos podem se movimentar ▪ Difusão lateral ▪ Rotação ▪ Flexão ▪ Flip-flop (Raro) Propriedades Fluidez ▪ Modulada por ▪ Colesterol Colesterol → Modula a fluidez → Enrijece a bicamada lipídica Propriedades Fluidez ▪ Modulada por ▪ Temperatura Ác graxos dos fosfolipídios + rígidos ↑Temperatura → + Fluida ↓Temperatura → + Sólida Membrana estado de gel Propriedades Fluidez ▪ Modulada por ▪ Ácidos graxos Tipos de Ác graxos dos fosfolipídios Saturado → + Compactado Insaturado → + Afastado Dificulta a movimentação Facilita a movimentação Propriedades Continuidade ▪ Não apresenta bordas livres Elasticidade Propriedades Permeabilidade seletiva ▪ Permeável apenas a algumas substâncias Podem estar presentes em uma das regiões das células Apical Lateral Basal Microvilos (ME) Projeções do citoplasma recoberta por membrana ↑ a área de superfície celular, facilitando absorção (intestino delgado) Responsáveis pela manutenção da forma HE 320x ME 30000x Cílios Estruturas móveis e alongadas Movimentos coordenados (trato respiratório e tuba uterina) ME 20000x Estereocílios Semelhantes aos microvilos, porém possuem maior comprimento e se ramificam frequentemente. MO 200x Integrais / Transmembranas Se estendem por toda a membrana Periféricas Ancoradas a uma das faces da membrana Não a atravessam Integrais / Transmembranas Se estendem por toda a membrana Periféricas Ancoradas a uma das faces da membrana Não a atravessam Funções Integrais Transporte → Canais → Poros Permitem passagem de moléculas e substâncias hidrossolúveis entre os fluidos intra e extracelular Principalmente os íons Propriedade seletivas Permitem a passagem de substâncias específicas Integrais Transporte → Canais → Poros Canais regulados por comportas Abrem ou fecham Canais regulados por voltagem Canais regulados por ligantes Ligação de substâncias químicas com proteína Integrais Transporte → Canais → Poros Canais regulados por comportas Abrem ou fecham Canais regulados por voltagem Canais regulados por ligantes Ligação de substâncias químicas com proteína Carreadoras / Carregadoras Transportam substâncias do meio intra ↔ extracelular Propriedade seletivas Carregam somente substâncias específicas Apresentam sítio de ligação Enzimas Proteínas podem atuar isolada ou em conjunto com uma enzima associada à membrana “Cascata” para determinada via metabólica Enzima Junções Gap / Comunicantes Proteínas especiais comunicam o citoplasma de 2 células adjacentes Permitem transferência direta de uma célula para outra Periféricas Frequentemente ligadas às proteínas integrais Funções ▪ Enzimas ▪ Controladores de transporte através dos canais da membrana Glicocálice / Glicocálix Envoltório externo à MP Composição ▪ Carboidratos ▪ Fosfolipídios ▪ Proteínas da membrana ▪ Reconhecimento ▪ Adesão ▪ Sinalização ▪ Proteção ▪ Reter nutrientes e enzimas Transporte de soluto Transporte por canais Ou carreadores Transporte de fluido Solutos são os íons ou moléculas pequenas que devem atravessar a membrana plasmática Solvente é o veículo aquoso no qual o soluto é dissolvido Difusão de um fluido através de uma membrana com permeabilidade seletiva - → + Fluxo das substâncias ocorre de diferentes maneiras, de acordo com as características do meio intracelular e extracelular Fluxo das substâncias ocorre de diferentes maneiras, de acordo com as características do meio intracelular e extracelular Fluxo das substâncias ocorre de diferentes maneiras, de acordo com as características do meio intracelular e extracelular Movimento de um soluto através de uma membrana com permeabilidade seletiva + concentrado → - concentrado ≠ de concentração → Gradiente de concentração Diretamente proporcional à área de superfície da membrana Inversamente proporcional à: ▪ Espessura da membrana ▪ Tamanho e forma da partícula ▪ Viscosidade do meio Soluto atravessa livremente pela membrana Não necessita de canais Transporte de moléculas importantes para as células Glicose Íons Hormônios (alguns) A favor do gradiente Sem gasto energético Mediada por proteínas de canais ou carreadoras Depende de: N° de canais proteicos Diâmetro da moléculas → ↑resistência Contra o gradiente de concentração Precisa de proteína transportadora “Bomba” Endocitose Fagocitose Endocitose Pinocitose Exocitose Secreta para o meio extracelular/ cavidades/ superfícies corporais substâncias importantes para o corpo ▪ Hormônios ▪ Neurotransmissores ▪ Muco ▪ Suor ▪ Saliva Elimina resíduos da endocitose Resposta das células aos estímulos Sinais químicos ou elétricos Importante para: Formação de tecidos Multiplicação celular Fagocitose Produção de Ac Coordenação metabólica Moléculas Informacionais Endócrina Hormônios → Célula Alvo Hormônios Lenta difusão Parácrina Célula-célula Mediadores químicos de ação local Autócrina Molécula sinalizadora age na mesma célula que a liberou Sináptica Neurônios Atuação de maneira distinta em tecidos diferentes Apresenta vesículas e receptores Permite inibição Podem ser classificadas Hidrossolúveis Lipossolúveis Atravessam a membrana e se ligam a receptores intracelulares Se ligam a receptores presentes na MP Compartimentos delimitados por membranas Compreende o espaço entre MP e carioteca Abriga organelas citoplasmáticas Apenas a membrana plasmática, que as delimita Hialoplasma ou Citoplasma Fundamental Espaço onde existe uma solução aquosa que contém uma grande quantidade de moléculas orgânicas e inorgânicas Considerado coloide ▪ Se assemelha a substância gelatinosa Mergulhados nele ▪ Citoesqueleto ▪ Organelas citoplasmáticas Citoesqueleto Conjunto de filamentos formados por proteínas que desempenham ≠ papéis na fisiologia celular Estabelecer sua forma e permitir que esta se modifique Manter o posicionamen to das organelas Possibilitar os movimentos celulares Participar da divisão celular Citoesqueleto e Fisiologia Celular Microfilamentos ▪ Microfilamentos de actina têm um papel fundamental na organização dos sarcômeros Citoesqueleto e Fisiologia Celular Filamentos Intermediários ▪ Formados por uma família de proteínas fibrosas ▪ Abundantes em células que sofrem estresses mecânicos Vimentina, queratina, desmina,... Citoesqueleto e Fisiologia Celular Microtúbulos ▪ Pequenos tubos ocos e longos, muito finos ▪ Formam ▪ Centríolos ▪ Cílios ▪ Flagelos Compostos de proteína Tubulina A célula possui 2 centríolos Principal função → Orientar a divisão celular São, na maioria das vezes, compartimentos delimitados por membrana Existem também organelas que não são compartimentos delimitados por membrana Organelas Membranosas Organelas Não Membranosas Organelas que envolvidas no metabolismo energético Produção e no consumo de energia pela célula Mitocôndria Cloroplasto Presentes em quase todos os tipos de células eucariontes Podem ter formatos ≠ → Dependo da célula Quantidade de mitocôndrias Varia de acordo com a atividade metabólica Relacionada com a produção de energia Se necessitam de + energia terão ↑ quantidade de mitocôndrias Estrutura 2 membranas separadas por um espaço O seu interior → Preenchido por matriz mitocondrial Espaço intermembrana Membrana externa → Lisa Membrana interna → Pregueada Formando as cristas mitocondriais Encontrados mergulhados, ribossomos e moléculas de DNA Funções Local onde ocorre a produção da maior parte da energia que a célula precisa para manter as suas funções vitais Respiração celular aeróbia Tem participação do oxigênio Acontece a formação do ATP (adenosina trifosfato) através da fosforilação oxidativa do ADP (adenosina trifosfato) Respiração Aeróbia É utilizada a energia proveniente da quebra de nutrientes Glicose, ácidos graxos e aminoácidos Utilizado como fonte direta de energia pela célula Retirada de um fosfato leva a energia que estava armazenada nesta ligação química a ser liberada Consiste em sequência de reações químicas de oxidação e redução Participação do oxigênio Ocorre em etapas em ≠ regiões da célula e mesmo da mitocôndria Glicose, proveniente dos alimentos Principal fonte de energia para este processo Reação química geral da respiração celular Moléculas de glicose reagem com o oxigênio Formação de gás carbônico, água e energia livre, que é utilizada para fosforilar o ADP Ocorre na matriz mitocondrial Ocorre nas cristas mitocondriais Local onde estão fixadas as enzimas que fosforilam o ADP ATP sintase Ocorre apenas a etapa citoplasmática da respiração celular Não tem participação do oxigênio Respiração celular anaeróbica Possuem DNA próprio Várias cópias de pequenas moléculas circulares codificando algumas proteínas Teoria da Endossimbiose Teoria da Endossimbiose Algumas evidências que suportam a teoria Fazem parte de um grupo de organelas → Plastídeos Presentes em células vegetais e de algas Conferem coloração às algas e plantas Estrutura 2 membranas separadas por um espaço Seu interior → Tilacoides Espaço intermembrana Semelhantes a sacos achatados e empilhados Formam Grana (Granum) Ocorre captação da energia luminosa pelas moléculas de clorofila Função Processo de fotossíntese Utilização de energia luminosa para fixação do carbono, gás carbônico da atmosfera, produzindo glicose Cloroplastos produzem os açúcares (glicose ) e as mitocôndrias consomem estes metabólitos. Relação aos gases de oxigênio e ao gás carbônico
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