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BIOLOGIA CELULAR
Também conhecida por Citologia, a Biologia Celular é a parte da biologia responsável pelo estudo das células. Esse ramo da biologia é importante, pois as células são utilizadas para diferenciar o que possui e o que não possui vida. Além disso, essa estrutura é importante e fundamental para qualquer ser humano.
As células começaram a ser estudadas a partir da invenção do microscópio, em 1950.
Princípios da teoria celular moderna:
Todos os seres vivos possuem células; porém, alguns são formados por apenas uma célula; 
As condições vitais dos seres vivos vão depender de suas propriedades celulares; 
Elas surgem sempre a partir de uma já existente.
As células podem ser diferenciadas através de sua morfologia, porque cada uma delas é adaptada a sua função. Elas também podem ter sua forma influenciada por diversos fatores. As células vegetais têm um formato anguloso graças à parede de celulose que elas possuem e as células animais não têm uma parede celular e, por isso, são mais curvas.
Tipos de Células
As células são divididas em dois grupos: procarióticas e eucarióticas. O reino Monera pertence ao grupo das células procarióticas; enquanto isso, os reinos: Protista, Fungi, Animalia e Plantae fazem parte do grupo das células eucarióticas. Todos os seres vivos têm células que podem ser unicelulares, quando são formados por apenas uma célula, ou pluricelulares, para os que são formados por várias células.
Procariontes
Esses organismos são unicelulares e fazem parte do grupo Monera, que pode ser exemplificado pelas bactérias. Esse tipo de célula tem o DNA que não é envolvido por uma membrana e ele fica mergulhado no citoplasma. Esse é formado por diversas substâncias dissolvidas em água e no citoplasma são encontrados os ribossomos que realizam a síntese de proteínas. Esse tipo de célula é envolvida pela membrana plasmática, que também é envolvida pela parede celular, formada por glicídios e aminoácidos.
Eucariontes
Esses organismos podem ser uni ou pluricelulares. Comparada à célula procariótica, essas células são maiores e mais complexas. Ela possui um material genético com DNA associado às proteínas. São envolvidas por uma membrana nuclear e possuem um núcleo individualizado, além de diversos organismos que não constam nas células eucariontes.
Célula Animal
É a menor unidade básica dos seres vivos. A célula animal é diferente da célula vegetal, pois não possui parede celular e nem os plastos. Além disso, ela é dotada de flagelos, o que não é comum na célula vegetal. Elas têm um núcleo separado do citoplasma com a ajuda de um envoltório, chamado carioteca.
Componentes da Célula Animal
Retículo Endoplasmático; O retículo endoplasmático é um conjunto de canais e vesículas que se formam com as invaginações da membrana plasmática. Quando ele tem ribossomos que ficam em sua membrana, são denominados retículo rugoso; porém, quando não possui os ribossomos, levam o nome de retículo endoplasmático liso.
Retículo Rugoso – Ele é responsável por facilitar a saída das substâncias das células e possui a aparência de sacos que foram achatados. O retículo rugoso ajuda para que elas sejam transportadas pelo citoplasma. Além disso, ele realiza o processo de fabricação das proteínas, utilizando os ribossomos que estão em sua membrana.
Retículo Liso – Essa forma de retículo não tem ribossomos aderidos e são parecidos com tubos retorcidos. Como não possuem os ribossomos, ele não é capaz de sintetizar a proteína; porém, é capaz de produzir diversos lipídios (alguns situados na membrana plasmática e nos hormônios sexuais).
Ribossomos; É nesse componente que ocorre a síntese das proteínas e é feita com a junção de aminoácidos, sendo que esse procedimento é comandado pelo RNA. Ele recebe a ajuda do polirribossomo para que comande os aminoácidos da proteína em sequência.
Complexo de Golgi; Essa estrutura tem o formato de sacos achatados e vesícula. Recebe esse nome graças ao citologista Camilo Golgi que, em 1898, foi o primeiro a verificar essa estrutura. Ele possui bolsas membranosas que ficam empilhadas e cada uma delas recebe o nome de dictiossomo. Primeiro, pensou-se que essa estrutura servia apenas para a secreção, mas depois foi verificado que ele possui mais funções. É capaz de sintetizar alguns glicídios que podem ser utilizados para construção da parede celulose, produção de muco e formação do glicocálix da membrana plasmática. O aparelho de golgi também é responsável por formar uma vesícula chamada acrossoma, que pode ser encontrado nos espermatozoides e o ajudam a penetrar no óvulo.
Lisossomos; Os lisossomos são pequenas bolsas que possuem em seu interior muitas enzimas. Essas enzimas são chamadas de hidrolases ácidas, porque a digestão é realizada com a quebra de alimentos utilizando enzimas e moléculas de água. Além disso, o interior dele é um meio ácido. Os vegetais não possuem lisossomos e a digestão é feita pelos vacúolos.
Digestão Intracelular – Quando acontece a fagocitose, a célula desenvolve em seu interior um vacúolo que recebe o nome de fagossomo. Depois, um grupo de lisossomos funde-se com o fagossomo e forma um vacúolo digestivo.
Autofagia – Os lisossomos realizam o trabalho de renovar componentes mais antigos das células. Por isso, ele captura e coloca-os em um vacúolo. Nesse local, ocorre a digestão. Com esse processo, a célula consegue manter um ciclo de reconstrução.
Autólise – É uma forma de autodestruição da célula e ocorre quando a membrana do lisossomo é rompida e as enzimas acabam se espalhando pelo citoplasma, fazendo com que ocorra a destruição de células. Isso ajuda para a destruição das células consideradas velhas. Isso pode ser exemplificado com a cauda do girino que regride posteriormente.
Peroxissomos; São vesículas muito pequenas encontradas no citoplasma de todas as células eucarióticas. Os peroxissomas possuem enzimas capazes de realizar a reação do oxigênio com moléculas orgânicas. Com a reação, a molécula orgânica perde hidrogênio e forma água oxigenada ou peróxido de hidrogênio.
Também está presente no peroxissoma a enzima catalase, que é responsável por decompor a água oxigenada em água e oxigênio. O oxigênio é utilizado para realizar a oxidação de algumas moléculas consideradas tóxicas, como o álcool. Eles também auxiliam a oxidar os ácidos graxos para que eles sejam transformados em moléculas menores.
Vacúolos; Os vacúolos são as cavidades do citoplasma que surgem através de invaginações ou dilatações. Além dos vacúolos digestivos, existe também o vacúolo contrátil e suco celular. Os vacúolos contráteis são encontrados em protozoários e são responsáveis por eliminar o excesso de água que se encontra nas células.
Nas células vegetais, são muito encontrados os vacúolos de suco celular. Ele tem a capacidade de armazenar muitas substâncias como as enzimas digestivas e é utilizado para resolver problemas osmóticos.
Centríolos; São cilindros que formam um ângulo reto e ficam em uma região densa do citoplasma chamada de centro celular ou centrossomo. Cada centríolo possui microtúbulos de proteínas que formam sua parede. Possuem a capacidade de duplicar-se e são necessários para a formação do fuso acromático e na formação dos cílios e flagelos.
Cílios e Flagelos; Os centríolos são obrigatórios para que ocorra a formação de cílios e flagelos. Eles são formados por uma cadeia de microtúbulos e proteínas e sua base é formada por uma estrutura parecida com o centríolo com corpo basal. Os cílios e flagelos fazem parte da estrutura de algas, protozoários e de algumas células animais.
Mitocôndria; São pequenos órgãos celulares que têm a forma de grãos ou bastonetes. Sua quantidade vai depender da célula que está sendo verificada. A mitocôndria é uma estrutura que é limitada por duas membranas parecidas com a membrana plasmática. A membrana situada na parte interna possui dobras que levam o nome de cristais mitocondriais. Entre os cristais, é encontrada uma solução que é chamada de matriz mitocondrial.
Os cristais mitocondriais possuem acapacidade de elevar o número de enzimas, mas sem alterar o tamanho da mitocôndria. Na matriz mitocondrial, pode-se encontrar também DNA, RNA e ribossomos. Para que se possa retirar energia das ligações químicas de uma substância, é necessário que as moléculas com oxigênio reajam. Esse processo recebe o nome de combustão. Há uma distinção entre combustão e respiração, pois a combustão libera muita energia em um pequeno espaço de tempo. Já na respiração, a liberação de energia ocorre de forma gradual.
Núcleo Celular. O núcleo da célula é formado pela cromatina, nucléolos e nucleoplasma. Nas células procariontes, o núcleo fica solto no citoplasma. Nas moléculas eucariontes, a cromatina (material genético) é o resultado das moléculas de DNA com proteínas, formando um conjunto de filamentos que ficam distantes do citoplasma devido a uma membrana. A membrana recebe o nome de carioteca ou membrana nuclear e possui diversos poros. Eles são necessários para que ocorra a troca de substâncias entre o citoplasma e o núcleo.
Um núcleo pode ter um ou mais nucléolos. Esse é o local onde o RNA é sintetizado e se une a proteínas que vêm do citoplasma e formam unidades precursoras dos ribossomos. As sub-unidades ficam no nucléolo até a divisão celular. A maioria das células possui apenas um núcleo.
MEMBRANA PLASMATICA
A membrana celular faz parte de todas as células que estão vivas. É uma fina camada formada por moléculas de lipídeos e proteínas. Essa camada fosfolipídica foi citada pela primeira vez em 1825; porém, ela somente ganhou força com a descoberta de Charles Overton, em 1895.
Ela é utilizada pela célula para o transporte de substâncias importantes para o seu metabolismo do meio exterior para o interior das células. Elas realizam o transporte inverso ao levar para o exterior da célula as secreções indesejadas. A membrana celular tem a capacidade de controlar o que entra e o que sai da célula. É uma camada tão fina que somente pode ser visualizada com o uso de um microscópio eletrônico. É caracterizada como um fluído bidimensional que possui a capacidade de alterar sua forma.
Transporte
A membrana plasmática é responsável pelo controle de saída e entrada de substâncias que devem entrar na célula e as que devem sair. O transporte pela membrana pode ser feito de duas formas: transporte passivo (onde não há gasto de energia) e o transporte ativo (quando ocorre gasto de energia).
Transporte Passivo por Difusão
As moléculas costumam sair de uma região com maior concentração para uma outra que tenha uma concentração menor. Esse processo recebe o nome de difusão e é responsável pela passagem do gás carbônico e do oxigênio pela membrana. A difusão ajuda as moléculas a ficar espalhadas.
Transporte Passivo por Osmose
Toda vez que ocorrer uma diferença na concentração de duas soluções, o solvente vai sair da solução que é menos concentrada para a mais concentrada. A osmose é a difusão do solvente (água) com a ajuda de uma membrana semipermeável, ou seja, aquela onde só passa o solvente. O procedimento ocorre como se a solução que é mais concentrada estivesse atraindo água da solução menos concentrada.
Transporte Ativo
Esse transporte ocorre porque algumas substâncias se movimentam de um local com pouca concentração para outro com maior concentração. Esse movimento contrário à difusão e que tem um gasto de energia é denominado transporte ativo. É um transporte que necessita de ajuda de proteínas especiais que realizam um trabalho com grande consumo de energia.
A energia das proteínas é obtida através das moléculas de ATP (é uma molécula que carrega a energia que surge com a respiração). São diversos tipos de transporte ativo, chamados também de “bombas”. As mais conhecidas são as bombas de sódio e de potássio.
Transporte das moléculas grandes
As moléculas grandes como os polissacarídeos não passam pela membrana celular. Portanto, a entrada dessas substâncias é feita pela endocitose e a saída é realizada através da exocitose. A endocitose é dividida em fagocitose (fago, que significa comer) e pinocitose (pino, que significa beber).
Fagocitose: A célula ingere as substâncias maiores como micro-organismos ou resíduos celulares. Posteriormente, o citoplasma cria expansões, denominadas de pseudópodes (falsos pés) que envolvem a substância e a colocam em uma cavidade da célula. Nessa cavidade é feita a digestão e a absorção.
Pinocitose: Esse processo é realizado principalmente pelas células eucarióticas. A célula pega líquidos ou solutos por meio do processo de invaginação da membrana. Com isso, são formadas pequenas vesículas.
Já o processo de exocitose também pode se chamar clasmatose. Nele, ocorre a expulsão de produtos para fora da célula. São produtos que ficam no interior das vesículas e que estão na superfície das membranas.
Citoplasma
O citoplasma compreende um grande volume dentro da célula e é composto por uma substância viscosa que recebe o nome de hialoplasma ou citosol. O hialoplasma contém água e moléculas de proteínas que forma uma dispersão chamada colóide
Cromatina
A cromatina (do grego chromatos, que significa cor) é um dos componentes do núcleo da célula. É um conjunto de fios onde cada um é formado por uma molécula de DNA que fica associado a um tipo de proteína. Os fios são os cromossomos. Há uma região mais densa que recebe o nome de heterocromatina e outra menos densa que recebe o nome de eucromatina.
A eucromatina se refere a um local do DNA onde os genes estão ativos e auxiliam na síntese de RNA. Ela está desenrolada e o material genético consegue ter muito contato com as enzimas. Já a heterocromatina está ligada a genes inativos, pois o DNA não encontra uma quantidade necessária de superfície para manter contato com as substâncias.
Cromossomos
O cromossomo (croma=cor; soma=corpo) é uma fita dupla de DNA que, durante o processo de divisão, aparecem no lugar da cromatina. O cromossomo é formado por pedaços de cromatina que se dobram diversas vezes sobre si e possuem um formato de bastonete. Antes que ocorra a divisão, o cromossomo se duplica e são formadas as cromátides (a cromátide é cada um dos filamentos de DNA que são formadas na duplicação do cromossomo).
As cromátides pertencentes ao mesmo cromossomo recebem o nome de cromátides-irmãs e as não irmãs são as que surgiram de cromossomos diferentes. Quando acontece a divisão celular, as cromátides-irmãs separam-se e se deslocam para uma célula-filha. Quando a divisão acaba, o cromossomo volta a possuir apenas um fio de cromatina, que recebe o nome de cromonema.
O cromossomo possui o centrômero e, dependendo de sua posição, pode lhe proporcionar uma classificação diferente:
- Metacêntrico: quando o centrômero está no meio;
- Submetacêntrico: Quando o centrômero está um pouco distante do meio;
- Acrocêntrico: Quando ele se encontra perto de um dos polos; 
- Telocêntrico: O centrômero está em cima de um dos polos.
Cariótipo
O cariótipo é o conjunto de cromossomos de cada espécie, pois cada uma possui um conjunto de cromossomos que podem ser diferenciados com base em sua forma, tamanho e sua quantidade. Para uma análise do cariótipo do ser humano, os cromossomos devem ser numerados com base no tamanho e arrumados conforme a posição do centrômero.
Os cromossomos sexuais não recebem uma numeração e não ficam com os demais que recebem o nome de autossomos. Os cromossomos surgem em pares, com exceção do cromossomo sexual masculino (nele, há o cromossomo X e o Y). Essa paridade ocorre porque os organismos se desenvolvem a partir de uma célula-ovo que é o resultado da união do espermatozoide e do óvulo.
Respiração Aeróbia
Síntese de ATP
A energia obtida pela respiração é utilizada posteriormente e cada parte dessa energia que é liberada, é utilizada pela molécula de adenosina trifosfato (ATP). Ou seja, um número grande de energia, que se encontra na molécula de glicose, transforma-se em quantidades menores de energia, que se encontram nas moléculas de ATP. Essas, por sua vez, ficam na célula e vão sendo utilizadasdurante o metabolismo de forma a se espalhar por toda a célula.
A síntese ocorre com uma molécula de adenosina difosfato com mais um radical fosfato que está na célula. Com a energia que é liberada pela respiração, o fosfato se une ao ADP e forma o ATP e um fosfato cheio de energia. Quando há a necessidade de energia para a realização de um trabalho, o ATP entrega esse fosfato e se transforma em ADP. Quando a respiração libera energia novamente, ele transforma-se novamente em ATP. O processo de ligar o fosfato com pouca energia ao ADP recebe o nome de fosforilação.
Etapas da Respiração Aeróbia
Glicólise
Esse processo acontece no hialoplasma e se trata da quebra da glicose (C6H12O6) em duas moléculas de ácido pirúvico (C3H4O3). Quando ocorre o processo, uma parte da energia gerada pela glicose é liberada em quatro partes que produzem quatro moléculas de ATP. Como são utilizadas duas moléculas de ATP para que a glicose seja ativada, ao fim do processo sobram apenas duas. Ocorre também a desidrogenação e são formadas duas moléculas de NAD.2H.
Ciclo de Krebs
Esse ciclo acontece na matriz da mitocôndria onde duas moléculas de ácido pirúvico (C3H4O3) que são produzidas na glicólise, serão desidrogenadas e descarboxiladas. Enquanto a primeira é feita pelas desidrogenases, as descarboxilações são tiradas de moléculas de gás carbônico do ácido pirúvico e depois são catalisadas pelas descarboxilases. Desse processo, sai uma molécula de NAD.2H e uma de CO2. Essa cadeia que possui dois átomos de carbono, pertencente ao grupo acetila.
No ciclo, o grupo acetila junta-se à substância coenzima A (Co A) e formam o acetil-CoA. Ele, por sua vez, realiza uma ligação com um composto com quatro átomos de carbono, o ácido oxalacético, que já está na matriz da mitocôndria. A coenzima A não permanece no ciclo. Posteriormente, é formado um composto com seis átomos de carbono, o ácido cítrico. Esse ácido sofre a desidrogenação e a descarboxilação e resulta em substâncias intermediarias. No fim, o ácido oxalacético regenera-se e retorna à matriz. 
Cadeia Respiratória
A cadeia respiratória ocorre na membrana interna da mitocôndria. Nela, os átomos de hidrogênio (elétrons de hidrogênio) que foram retirados das cadeias de carbono nas etapas anteriores, serão levados para o oxigênio por várias moléculas secundárias. Com a junção do oxigênio com o hidrogênio, forma-se água e moléculas de ATP. A cadeia respiratória também recebe o nome de fosforilação oxidativa, pois a síntese de ATP necessita de um fosfato no ADP e a fosforilação necessita da energia que vem das oxidações.
Respiração Anaeróbia
Fermentação
A fermentação faz a quebra da glicose sem a utilização do oxigênio e faz parte da fonte de energia de alguns organismos. Eles não possuem as enzimas que realizam o ciclo de Krebs e a cadeia respiratória. Com a falta de oxigênio, uma outra molécula terá que ser responsável por receber os átomos de hidrogênio. Ao recebê-los, é gerado o produto final, que pode ser o álcool etílico, ácido acético, ácido láctico, etc.
Os produtos resultantes da fermentação ficam com energia armazenada e devido a isso, o saldo da fermentação são duas moléculas de ATP para cada molécula de glicose.
Divisão da Célula 
A divisão celular ajuda na reprodução dos organismos unicelulares e é muito importante para a reprodução assexuada. As células procariontes possuem uma divisão mais simples; porém, nas células eucariontes, devido a um número maior de genes, a divisão é mais complicada. Isso ocorre também porque nas células eucarióticas, a divisão serve como base para produzir células, substituir as células antigas e para a regeneração.
Mitose
Esse processo consegue produzir células-filhas iguais à célula que lhe deu origem. A célula-filha terá sempre a mesma quantidade e o mesmo tipo de cromossomos que constam na célula que lhe originou. A mitose é importante para o crescimento, a regeneração e a formação do indivíduo. Ela é essencial para a reprodução assexuada dos seres eucariontes e unicelulares. Esse processo pode demorar minutos, horas ou dias. Células nervosas e musculares não se dividem mais quando estão maduras.
Interfase
Essa fase ocorre quando a célula ainda não iniciou a divisão. Durante esse período, começam os preparativos para a divisão e a interfase é subdividida em três etapas:
Período G1: A primeira parte ocorre antes da duplicação do DNA. A célula aumenta e realiza o metabolismo normalmente. Acontece a duplicação do centríolo;
Período S: O DNA e os filamentos de cromatina são duplicados;
Período G2: É o intervalo que ocorre entre a duplicação do DNA e o princípio da divisão celular.
Etapas da Mitose
⇒ Prófase (pro=antes): É a preparação da célula para que ocorra a divisão. Nessa etapa, a cromatina começa a enrolar para formar o cromossomo e os filamentos estão duplicados e juntos pelo centrômero. Durante a prófase, o filamento de cromatina começa a se enrolar e se tornam mais condensados. Os centríolos migram para os polos e começa a formação dos fusos acromáticos. Os cromossomos passam a se dirigir para a região mediana do fuso e a membrana nuclear e o nucléolo desaparecem.
⇒ Metáfase (meta=depois): Nessa fase, os centríolos passam a ficar em polos opostos da célula. Onde fica localizado o centrômero, aparece o cinetócoro e cada cromátide fica presa às fibras do fuso por ele. Nesse período, os cromossomos formam a placa equatorial, ou seja, ficam na região central da célula.
⇒ Anáfase (ana=para cima): Os filamentos dos fusos diminuem e as cromátides vão para polos opostos da célula. O material genético é distribuído de forma igual para esses polos, o que irá proporcionar que as células que serão formadas sejam beneficiadas.
⇒ Telófase (telo=final): Os cromossomos chegam aos polos e voltam a ter a aparência de um filamento de cromatina. Voltam a aparecer a membrana nuclear e o nucléolo.
O fim da mitose é atribuído ao surgimento de dois núcleos e em sua maioria, essa divisão também realiza a divisão do citoplasma, chamada de citocinese.
Meiose
O surgimento de uma célula-ovo se deve a união dos gametas que são produzidos por meio da reprodução sexuada de indivíduos de sexos distintos. Essa junção de gametas recebe o nome de fecundação. Quando há uma união dos gametas, os cromossomos não duplicam graças a uma divisão celular denominada meiose. Nesse procedimento, são produzidas células que tem apenas a metade do número de cromossomos.
Nas células animais, a meiose ocorre na produção dos gametas. Nas células vegetais, acontece durante a formação dos esporos, considerados células especiais. Alguns processos que ocorreram durante a mitose, serão repetidos na meiose. São eles: formação do fuso acromático, movimentação dos cromossomos e a membrana nuclear irá desaparecer. A diferença é que na meiose, ocorrem duas divisões celulares seguidas e os gametas que serão produzidos não são iguais geneticamente.
Primeira Divisão da Meiose
Prófase I: Nessa fase, os cromossomos homólogos ficam pareados, ou seja, cada cromossomo que foi duplicado irá ficar encostado em seu homólogo. Isso ocorre somente durante a meiose porque é importante que cada célula-filha tenha um cromossomo de cada tipo. Também acontece na prófase a fragmentação da membrana nuclear e do nucléolo.
Metáfase I: Os cromossomos homólogos não ficam alinhados e cada um se mantém de um lado da região mediada do fuso acromático.
Anáfase I: Os cromossomos homólogos vão para lados opostos porque os fios do fuso se contraem. Diferente do que ocorre na mitose, os cromossomos que migram são os duplos e não os simples.
Telófase I: Os cromossomos duplicados chegam aos polos; porém, não estão totalmente desenrolados. O citoplasma é dividido para a formação de duas células-filhas.
Com a criação das células-filhas, termina a primeira fase da divisão da meiose. Como há uma redução no número de cromossomos, a primeira divisão também recebe o nome de divisão reducional. A célula-filha tem duas cópias de cada molécula do DNA e cada uma está situada em uma cromátide.Segunda Divisão da Meiose
O período entre a primeira fase e a segunda fase da divisão da meiose recebe o nome de intercinese. No final dessa fase, o número de cromossomos não se altera e por isso a segunda divisão da meiose também recebe o nome de divisão equacional.
Prófase
A prófase que ocorre durante a primeira divisão da meiose possui vários aspectos que a tornam diferente das outras fases. Ela é subdividida em outras cinco fases:
Leptóteno: Há o condensamento dos cromossomos;
Zigoteno: Os cromossomos homólogos começam a parear e o processo recebe o nome de sinapse;
Paquiteno: Após o pareamento dos cromossomos homólogos, é formada uma tétrade com quatro cromátides. Durante a prófase I, também ocorre o fenômeno chamado permutação ou crossing-over (é a quebra das cromátides homólogas e depois os pedaços são trocados por formas correspondentes);
Diploteno: Os cromossomos iniciam a separação; porém, ficam grudados no local das cromátides onde havia ocorrido as permutações. Nesses locais, aparece uma figura no formato de X que recebe o nome de quiasma;
Diacinese: Os cromossomos passam a condensar mais e os quiasmas se deslocam para a extremidade. Esse processo recebe o nome de terminalização. A permutação somente termina durante a anáfase I.
Ao final da meiose, são produzidas quatro células com metade do número de cromossomos que possuía a célula original e diferentes geneticamente. Já com a mitose, ocorre a produção de duas células que são iguais geneticamente e possuem o mesmo número de cromossomos da célula original.

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