Citoplasma, organelas e núcleo

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O CITOPLASMA E 
SUAS ORGANELAS 
CITOPLASMA
• Hialoplasma, citosol ou matriz do citoplasma.
Alberts et al., 2002
membrana plasmática
citoplasma
núcleo
• Contém água, íons e moléculas orgânicas.
• Local onde ocorrem diversas reações químicas do metabolismo.
• Apresenta várias organelas e citoesqueleto.
Alberts et al., 2002
CITOESQUELETO
= rede de filamentos proteicos que se estendem pelo citoplasma
microfilamentos de actina microtúbulos filamentos
intermediários
Função: dá suporte e mantém a forma da célula; colabora com
movimentos e transporte de substâncias (cílios, flagelos, centríolos).
As células procariotas não possuem citoesqueleto.
1) filamentos intermediários:
• formados por proteínas fibrosas que resistem ao
estiramento
• se distribuem por toda a célula, garantindo resistência
ao estresse mecânico
• nas células epiteliais tem função na junção entre as
células que reforça a estrutura do tecido
Raven et al., 2001
2) microfilamentos de actina:
• formados por 2 cadeias em 
espiral de monômeros
• filamentos finos encontrada 
em todas as células
• participam da contração 
muscular, ciclose, emissão de 
pseudópodes e citocinese.
3) microtúbulos:
• mais espesso, formados por dímeros de tubulina
• em constante reorganização (polimerização e 
despolimerização), regulada pela concentração do íon Ca2+
• auxiliam o transporte de organelas
• formam os cílios e flagelos
• formam os centríolos e fusos mitótico/meiótico, que atuam 
no movimento dos cromossomos.
CENTRÍOLOS
São pequenos cilindros presentes na maioria das células
eucariotas (exceção de alguns unicelulares, fungos e maioria
das plantas).
Localiza-se em uma região do
citoplasma próxima ao núcleo
denominada centro celular ou
centrossomo.
Encontra-se aos pares, formando um
ângulo reto entre si.
Cada centríolo é formado por nove
trincas de microtúbulos.
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CÍLIOS E FLAGELOS
São encontrados em algumas algas, certos protozoários e
certas células animais (células da traqueia e espermatozoides).
www.mundoeducacao.com
PARAMÉCIO
pt.wikipedia.org
www.icb.usp.br
Células ciliadas da traqueia
nascibiomed.com
9 pares + 2 microtúbulos
ORGANELAS CITOPLASMÁTICAS
RIBOSSOMOS
São formados por ácido ribonucleico (RNA ribossômico) e 
proteínas.
Compõe-se de duas subunidades de
tamanhos e densidades diferentes.
Polirribossomo ou polissomo: 
vários ribossomos presos a 
uma fita de RNA mensageiro.
Função: participa da síntese de 
proteínas, é o local onde ocorre 
a união dos aminoácidos.
RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO
Tipos:
RE rugoso ou granuloso ou ergastoplasma
(RER) apresenta ribossomos aderidos à
superfície de suas membranas.
Função: síntese de proteínas que serão
exportadas da célula.
RE liso ou não-granuloso (REL) NÃO apresenta ribossomos
aderidos as suas membranas.
Funções: síntese de lipídios (colesterol, lecitina, hormônios
esteroides), processo de desintoxicação (fígado, pele, rins e
pulmão) e armazenamento de água e sais (vegetais). Nas
células musculares é chamado retículo sarcoplasmático.
Conjunto de membranas que envolve cavidades
de várias formas.
Funções: empacotamento,
armazenamento, transformação e 
secreção de substâncias da 
célula. 
COMPLEXO GOLGIENSE
Recebe proteínas do RE e os concentra em pequenas
vesículas, que podem ser levadas para outras organelas, para
a membrana plasmática ou para fora da célula.
Organela formada por uma pilha 
de sacos achatados e pequenas 
vesículas esféricas.
Produz alguns glicídios (ácido hialurônico).
Ajudam a formar uma nova membrana plasmática, lamela
média e parede celular entre as duas células-filhas dos
vegetais.
Forma o acrossomo dos espermatozoides.
Formação da parede celular e da lamela média pelo 
complexo golgiense na divisão da célula vegetal
Formação do acrossoma do espermatozoide 
pelo complexo golgiense
Face CIS ou 
formativa
Face 
TRANS ou 
maturação
Raven et al., 2001
retículo endoplasmático 
granuloso
complexo 
golgiense
• Vesículas esféricas de tamanho variável, envolvidas por 
membrana.
LISOSSOMOS
• FUNÇÃO: encontrados apenas na célula animal,
especializados em DIGESTÃO INTRACELULAR.
• Contêm enzimas conhecidas por hidrolases ácidas, usadas 
para digerir moléculas introduzidas na célula (pinocitose ou 
fagocitose) ou as próprias organelas (“velhas”) da célula. 
• Nas células vegetais, o vacúolo de reserva contém
enzimas digestivas, funcionando como lisossomos.
Amabis & Martho, 2002
PROCESSO DE DIGESTÃO INTRACELULAR
Função: degradam aminoácidos e lipídios (ácidos graxos), ajudando
na desintoxicação celular.
Suas enzimas transferem H dos substratos para o O, formando o
produto tóxico PERÓXIDO DE HIDROGÊNIO.
PEROXISSOMOS
RH2 + O2  R + H2O2
A enzima CATALASE quebra o peróxido de hidrogênio em água e gás
oxigênio.
2H2O2  2H2O + O2
CATALASE
 Pequenas vesículas contendo enzimas oxidativas.
 São encontrados em células animais (fígado e rins), fungos,
protozoários e algas. Nas plantas são chamados GLIOXISSOMOS.
 Peroxissomos e glioxissomos são chamados MICROCORPOS.
VACÚOLOS
Tipos:
- vacúolo digestivo: formados pela união do fagossomo e o
lisossomo. Presente na célula animal, resultante da digestão
intracelular.
- vacúolo contráctil ou pulsátil: presente em protozoários,
sendo responsável pela regulação do equilíbrio osmótico,
eliminando o excesso de água e substâncias tóxicas das
células.
- vacúolo de reserva, vegetal ou central: presente nos
vegetais. Armazena pigmentos, substâncias tóxicas usadas
para defesa contra herbívoros e água. Contém enzimas
digestivas que participam da digestão intracelular.
MITOCÔNDRIA
Função: produção de energia química (ATP) para as células.
membrana externa 
(permeável) DNA mitocondrial
espaço 
intramembranoso
corpúsculos 
elementares
membrana 
interna 
(seletiva)
matriz 
mitocondrial
ribossomos 
mitocondriais
crista 
mitocondrial
contêm várias enzimas responsáveis 
pelas reações químicas envolvidas na 
produção de ATP
Morfologia das Mitocôndrias
Origem das Mitocôndrias (Teoria Endossimbiótica)
Junqueira e Carneiro, 2000
bactérias primitivas aeróbias
Bactéria aeróbia
bactéria aeróbia
célula anaeróbia primitiva 
fagocitando bactéria aeróbia
célula eucarionte anaeróbia
Mitocôndria com 
membrana dupla: a interna 
de origem bacteriana e a 
externa, de origem 
eucarionte. 
Reprodução das Mitocôndrias
• A mitocôndria se reproduz independente da célula, por ter seu 
próprio DNA.
• A mitocôndria se reproduz por divisão binária.
Herança Mitocondrial Materna
• Todo indivíduo 
herda somente as 
mitocôndrias de 
origem materna.
 São geradoras de energia química para a célula, com consumo de
oxigênio, a partir da quebra (oxidação) de moléculas como
açúcares para produzir ATP (adenosina trifosfato), o “combustível”
básico da maioria dos processos celulares (movimento, secreção,
multiplicação, etc.).
MITOCÔNDRIA
 Este processo é chamado de RESPIRAÇÃO CELULAR, pois
implica no consumo de O2 e liberação de CO2 (em organismos
aeróbios).
C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + energia
Destinos da energia produzida pela respiração celular
O processo de produção de energia nas células eucariontes é
dividida em:
1. GLICÓLISE = ocorre no citoplasma
2. CICLO DE KREBS = matriz mitocondrial
3. CADEIA RESPIRATÓRIA ou FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA =
membrana interna da mitocôndria
RESPIRAÇÃO CELULARna MITOCÔNDRIA
1 molécula de glicose gera 38 moléculas de ATP
A DIGESTÃO DOS ALIMENTOS
MITOCÔNDRIA
proteínas
aminoácidos
polissacarídeos
açucares
gorduras
ácidos graxos
CÉLULA
CITOSSOL
Ocorre entre a boca 
e o intestino
In cytosol
In cytosol
In mitochondrion
METABOLISMO ENERGÉTICO
CITOSOL
CITOSOL
MITOCÔNDRIA
Glicólise
Fermentação 
anaeróbica
Respiração 
aeróbica
Glicose
Ácido Pirúvico
Ausência
de oxigênio
Ácido 
láctico Oxigênio
disponível
Mitocôndria
GLICÓLISE (ocorre no citoplasma)
Consiste na quebra parcial da glicose em duas moléculas de ácido
pirúvico ou piruvato, com saldo de duas moléculas de ATP.
• A presença de oxigênio não é necessário para a glicólise.
• Na falta de oxigênio, a glicólise produzirá lactato.
• Na presença de oxigênio molecular, a glicólise produzirá
piruvato, o qual será oxidado em CO2 e H2O nas
mitocôndrias.
• Vários tecidos e órgãos necessitam da glicólise para
produção de ATP como os glóbulos vermelhos, córnea,
cristalino, retina, medula renal, testículos, leucócitos e fibras
musculares brancas.
CICLO DE KREBS ou CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO
(ocorre na matriz mitocondrial e citosol de bactérias aeróbias)
O piruvato é oxidado, perdendo átomos de H e elétrons
(desidrogenação com ajuda de coenzimas – NAD e FAD ).
Os átomos de C e O perdidos do piruvato são usados na
formação de NADH e CO2.
Há formação de compostos intermediários (ácido cítrico), que
perdem C e O, usados na formação de CO2.
CADEIA RESPIRATÓRIA ou FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA
(membrana interna mitocondrial e membrana de bactérias aeróbias)
Os átomos de H (seus elétrons) retirados pelo NAD durante a glicólise
e ciclo de Krebs são transportados até o O, formando H2O e ATP.
As moléculas transportadoras de elétrons estão na membrana interna
mitocondrial.
Conjunto de proteínas (ubiquinona ou coenzima Q) e proteínas com
ferro ou cobre (citocromos) recebem os elétrons.
Complexo enzimático (ATP-sintase) envolvido na síntese de ATP.
Destinos do Piruvato 
Glicose
2 Piruvato
2 Lactato
2 Acetil-CoA
2 Etanol + 2CO2
4CO2 + 4H2O
condição 
anaeróbica
condição 
anaeróbica
Glicólise
condição 
aeróbica
Fermentação do 
álcool em leveduras
Fermentação do lactato 
durante contração muscular 
vigorosa, nos eritrócitos, 
algumas outras células e 
alguns microrganismos.
Animal, planta e muitos microrganismos 
sob condições aeróbicas.
Ciclo do 
ácido cítrico
FERMENTAÇÃO
Ao contrário da respiração aeróbia, na fermentação a glicose é
quebrada sem consumo de oxigênio.
Organismos anaeróbios obrigatórios ou estritos
(bactérias do tétano e botulismo) não possuem enzimas do ciclo
de Krebs e cadeia respiratória e, portanto, só fazem fermentação.
Organismos anaeróbios facultativos (levedo de cerveja –
fungo unicelular; células musculares durante exercício intenso)
fazem fermentação na falta de oxigênio.
Organismos aeróbios estritos
(eucariontes pluricelulares) só fazem
respiração aeróbia e morrem quando falta
oxigênio no ambiente.
FERMENTAÇÃO LÁCTICA
Os lactobacilos (igual proporção de microrganismos Lactobacillus
bulgaricus e Streptococcus thermophilus) são usados na produção
de coalhadas e iogurtes.
A fermentação da lactose do leite por essas bactérias produz ácido
láctico, que coagula o leite, transformando-o em coalhada ou
iogurte.
Os lactobacilos são encontrados no intestino humano, onde
fabricam várias vitaminas (algumas do complexo B).
As células musculares fazem respiração aeróbia e fermentação
láctica, dependendo da disponibilidade de oxigênio nas células.
FERMENTAÇÃO LÁCTICA
Além de glicogênio, o músculo tem como reserva de energia a
creatina-fosfato (fosfocreatina).
Quando em repouso, a célula muscular armazena certa quantidade de
ATP. Parte dessa energia e transferida para creatina-fosfato, que é
estável. Na contração muscular, a creatina-fosfato cede energia para a
produção de ATP.
Nos invertebrados, o músculo armazena arginina-fosfato (fosfágenos).
FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA
Ocorre na produção de bebidas alcoólicas (vinho e cerveja),
combustível etanol e pão através de um fungo unicelular, o levedo
de cerveja ou fermento (Saccharomyces cerevisiae).
O ácido pirúvico é descarboxilado antes de receber os H do NADH,
produzindo CO2 e álcool etílico. O CO2 é mantido no champanhe e na
cerveja e ajuda a massa do pão crescer.
Esse fungo é anaeróbio facultativo, por isso se houver muito
oxigênio, ele realizará respiração aeróbia e não produzirá álcool, mas
sim CO2 e água (efeito Pasteur).
Campbell, 1990
CLOROPLASTO
Função: realiza o processo de FOTOSSÍNTESE nas células
vegetais (algas e plantas).
Os Plastos são organelas celulares características das
plantas e algas, classificados pelas funções que
realizam e os pigmentos encontrados em seu interior.
PLASTOS ou PLASTÍDEOS
Possuem duas membranas e sua matriz contém DNA,
RNA e ribossomos (semelhante ao das bactérias).
Função: elaboram e/ou acumulam determinadas
substâncias.
A classificação baseia-se nas funções que realizam
e na presença ou ausência de pigmentos.
TIPOS de PLASTOS
LEUCOPLASTOS = plastos incolores, sem pigmentos,
não fazem fotossíntese, mas podem acumular diferentes
substâncias (amiloplasto, oleoplasto, proteinoplasto).
CROMOPLASTOS = plastos coloridos, com pigmentos 
(carotenoides).
CLOROPLASTOS - cromoplastos 
que acumulam pigmento 
CLOROFILA e outros pigmentos 
(carotenoides).
procarioto heterotrófico
procarioto autotrófico
célula primitiva
mitocôndria
cloroplasto
núcleo
ORIGEM DOS CLOROPLASTOS: 
TEORIA ENDOSSIMBIÓTICA
(SILVA, A. D. e outros; 1999)
MORFOLOGIA do CLOROPLASTO
- duas membranas (todo plasto)
Campbell, 1990
- membrana interna forma
vesículas achatadas – os
tilacoides (thylakos = saco).
- os tilacoides empilham-se
formando o granum (plural:
grana).
- na membrana dos tilacóides se
encontram os pigmentos
fotossintéticos (CLOROFILA).
- o espaço restante é preenchido
pelo estroma.
- possui DNA, RNA e ribossomos
FOTOSSÍNTESE
A fotossíntese pode ser representada pela equação química:
6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6H2O + 6O2
luz/clorofila
O oxigênio liberado
é exclusivamente 
originado da água.
FOTOSSÍNTESE
Ocorre nos cloroplastos dos eucariontes e nas bactérias
(cianobactérias), ocorre em um conjunto de membranas no citosol.
ETAPAS DA FOTOSSÍNTESE
A fotossíntese pode ser dividida em duas etapas, que ocorrem dentro
dos cloroplastos: FOTOQUÍMICA (fase clara) e QUÍMICA (fase
escura).
FOTOQUÍMICA: ocorre nos tilacoides. A
energia luminosa é absorvida pela
clorofila e armazenada como ATP. A luz
transforma a água em H e O. O oxigênio
é liberado pela planta.
QUÍMICA ou CICLO DAS PENTOSES ou de
CALVIN ou de CALVIN-BENSON: ocorre
no estroma. O H e o ATP são usados nesta
fase que não usa luz, para transformar o
CO2 em glicose (FIXAÇÃO DO CARBONO).
Para isso, o H é transportado do estroma
do cloroplasto e combinado com NADP.
Fatores que influenciam na velocidade da 
fotossíntese
O principal fator que influencia a fotossíntese é a LUZ.
A clorofila absorve todos 
os comprimentos de onda 
(diversas cores) e reflete a 
maior parte do verde.
Por isso as folhas são 
verdes e se for iluminada 
apenas com luz verde, fará 
pouca fotossíntese.
Influência da LUZ
A velocidade da fotossíntese pode ser calculada medindo a
quantidade de oxigênio liberada.
Ponto 1 – planta no escuro, respirando.
Ponto 2 – a quantidade de oxigênio consumido é igual ao produzido.
A fotossíntese atingiuvelocidade igual a respiração (PONTO DE
COMPENSAÇÃO FÓTICA).
Ponto 3 – a produção de oxigênio atingiu o máximo de capacidade.
Influência do CO2
A concentração de CO2 é um fator limitante da velocidade da
fotossíntese.
O aumento da concentração do CO2, aumenta a velocidade da
fotossíntese até que outros fatores passem a ser limitante.
Velocidade da fotossíntese em função da concentração de 
CO2 em diferentes intensidades luminosas
Influência da TEMPERATURA
O aumento da temperatura acelera as reações da fase escura, mas
influencia pouco na fase luminosa.
Se a planta estiver pouco iluminada, o aumento da temperatura terá
pouco efeito. Se a planta estiver bem iluminada, o aumento da
temperatura provoca aumento significativo na velocidade da
fotossíntese.
Temperatura: influenciando a velocidade da fotossíntese
O aumento da temperatura acelera a fotossíntese até certo ponto,
depois as enzimas se desnaturam e a velocidade cai até zero.
Essa variação só ocorre se houver luz suficiente; com pouca luz,
um aumento da temperatura praticamente não influi na
fotossíntese.
QUIMIOSSÍNTESE
Certas bactérias que vivem no solo são capazes de
sintetizar substâncias orgânicas a partir de CO2, água e
outras substâncias inorgânicas, sem usar energia luminosa.
Elas oxidam substâncias minerais do solo ou da água
(amônia, enxofre, sais de ferro, etc.) e aproveitam a energia
liberada para sintetizar açúcares.
oxidação
substâncias inorgânicas subprodutos
energia
CO2 + H2O substâncias orgânicas
Processo importante no ciclo do nitrogênio: amônia oxidada
em nitrito e energia; nitrito oxidado em nitrato e energia.
Estrutura característica dos eucariontes, onde estão os genes,
responsáveis pelo controle das atividades celulares e
características hereditárias dos organismos.
Primeiras evidências da função do núcleo
NÚCLEO
Componentes do Núcleo
envelope nuclear ou 
carioteca
(membrana dupla com poros)
ribossomos
cromatina (filamentos de DNA 
enrolados com proteínas HISTONAS)
nucléolo (local da 
síntese do RNA 
ribossômico)
Retículo 
endoplasmático 
rugoso
poro
nucleoplasma
ou cariolinfa
poro
envelope
nuclear
Campbell, 1990
Alberts et al., 2002
núcleo
envelope
nuclear
Quando a célula não está em divisão, temos cromatina.
Quando a célula está se dividindo, temos cromossomos.
cromossomos
DNA (cromatina)
Cromatina e 
cromossomos são 
formados por 
filamentos de DNA e 
proteínas histonas, a 
diferença é o grau de 
condensação.
CROMATINA X CROMOSSOMO
Eucromatina (genes ativos) 
e Heterocromatina (genes 
inativos).
TIPOS DE CROMOSSOMOS 
(de acordo com a posição do centrômero ou constrição 
primária)
Metacêntricos = centrômero no meio
Submetacêntricos = centrômero um pouco afastado do centro
Acrocêntricos = centrômero bem próximo a uma das extremidades
Telocêntricos = centrômero exatamente em uma das extremidades
cromátides-irmãs
telômero
TELOCÊNTRICO
Braço p
Braço q
CARIÓTIPO
Conjunto de cromossomos de uma espécie ou de um ser vivo, que
pode ser identificado pelo número, pelo tamanho e pela forma
(depende da posição do centrômero) dos cromossomos.
MULHER: 46,XX
(22 pares autossomos + 1 par sexual)
HOMEM: 46,XY
(22 pares autossomos + 1 par sexual)
células somáticas ou
diploides (2n)
células reprodutoras 
ou haplóides (n)
A ESPÉCIE HUMANA
células somáticas ou
diplóides (2n)
CROMATINA SEXUAL
As células somáticas da mulher e de outras fêmeas de mamíferos
apresenta uma grande massa heterocromática dentro do núcleo
chamada CROMATINA SEXUAL ou CORPÚSCULO DE BARR.
A mulher possui dois cromossomos X,
mas apenas um permanece condensado,
formando a cromatina sexual.
Em 1961, a britânica Mary Lyon elaborou
a hipótese de que o cromossomo X
condensado tem a maioria dos genes
inativos, mas não todos (HIPÓTESE DE
LYON).
CLONAGEM REPRODUTIVA
Clonar um ser vivo 
consiste em obter 
uma ou mais cópias 
genéticas dele, que 
são chamados de 
clones (do grego 
klón=broto, ramo)
Em 1996 nasceu 
Dolly, o primeiro 
mamífero clonado a 
partir de uma célula 
adulta.
- - Dolly morreu alguns anos 
depois da experiência e 
apresentou características de 
envelhecimento precoce. 
- O telômero (parte do 
cromossomo responsável pela 
divisão celular) pode ter sido a 
causa do envelhecimento. 
FUNÇÃO FUNÇÃO
Citoesqueleto Cloroplasto
Lisossomo Vacúolo digestivo
Ribossomo Vacúolo pulsátil
Retículo 
endoplasmático 
rugoso
Vacúolo de reserva
Retículo 
endoplasmático 
liso
Mitocôndria
Peroxissomo Complexo 
golgiense
Pense no citoplasma da célula eucarionte e cite a(s) função(ões) que
desempenha cada item abaixo.