Introdução à Biologia Celular

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Plano de Aula: Introdução à Biologia Celular. 
FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA - SDE3894 
Título 
Introdução à Biologia Celular. 
Número de Aulas por Semana 
Número de Semana de Aula 
1 
Tema 
Introdução à Biologia Celular. 
Objetivos 
Conhecer o Plano de ensino e as normas de avaliação da disciplina de Fundamentos da biologia. 
Caracterizar a célula como unidade funcional e estrutural dos seres vivos. 
Estudar a morfofisiologia celular bem como a sua complexidade nos seres vivos. 
Entender os níveis hierárquicos de organização dos seres vivos e a evolução celular no planeta Terra. 
Compreender as técnicas de microscopia como um instrumento indispensável para o estudo da célula. 
Estrutura do Conteúdo 
Apresentação do Plano de Ensino: 
Plano de Ensino da disciplina, as normas de avaliação e de frequência e as atividades que 
devem ser realizadas antes e depois de cada aula presentes no SAVA (ambiente virtual de 
aprendizagem). 
Importância da leitura do Livro Didático. 
Aspectos que devem ser discutidos na aula: 
Unidade 1 
1.1. Introdução à Biologia Celular: A célula como unidade funcional e estrutural dos seres vivos. Todos os 
seres vivos, dos mais simples aos mais complexos, são constituídos por células, sendo, esta a unidade 
funcional e estrutural dos seres vivos. Além disso, é importante destacar que os seres vivos mais 
complexos apresentam uma diversidade de tecidos e células que um organismo pode ter, ressaltando as 
diferentes funcionalidades dos mesmos, tais como: tecido epitelial, importante no revestimento do corpo e 
das cavidades corporais, promovendo proteção do corpo (pele), absorção de substâncias úteis (epitélio 
do intestino) e percepção de sensações (pele), dependendo do órgão aonde se localizam; tecido 
conjuntivo, que apresenta função de preenchimento dos espaços entre os órgãos e manutenção, função 
de defesa e nutrição, como executado pelo tecido sanguíneo que é um tipo de tecido conjuntivo 
especializado; tecido muscular, por ser primariamente responsável pela manutenção e mudanças na 
postura, pela própria locomoção do organismo, assim como pela movimentação dos órgãos internos, 
como na contração do coração e nos movimentos peristálticos, que permitem a passagem dos alimentos 
pelo sistema digestivo; tecido nervoso que é composto por um conjunto de células do corpo humano, 
responsável por executar tarefas específicas, sendo de fundamental importância para o bom 
funcionamento de nosso corpo, por desempenhar funções fundamentais, principalmente relacionadas à 
coordenação das atividades 
corporais; ocorre um conjunto de reações químicas necessárias à manutenção da vida e que todas as 
células provêm de células preexistentes, pois qualquer célula se forma por divisão, sendo, portanto, esta 
a unidade de reprodução e desenvolvimento dos seres vivos, a unidade hereditária de todos os seres 
vivos, contendo, assim, a informação genética que é transmitida de geração em geração, durante os 
processos de divisão celular, permitindo a continuidade das espécies. Dessa forma, é importante 
esclarecer que as células crescem de forma organizada e que o crescimento desorganizado é uma 
característica de células malignas, que podem surgir após a ação de agentes cancerígenos físicos, como 
radiações como ultravioleta proveniente do sol, químicos, como nicotina do ci garro, e biológicos, como 
alguns vírus. Quando a célula vai bem, o corpo também vai, como no caso da musculatura de um 
indivíduo saudável que sob estímulo promovido por atividade física, se desenvolve por aumento da massa 
muscular, não pelo aumento da divisão das células por mitose, mas sim por aumento em volume e de 
densidade de miofibrilas musculares. 
O organismo humano é originado da fecundação, ou seja, do encontro de duas células sexuais (gametas) 
masculina e feminina, o espermatozoide e ovócito, respectivamente. Sendo, cada uma dessas células 
haploide, ou seja, constituídas por 23 cromossomos, originando, portanto, a célula ovo ou zigoto diploide, 
contendo 46 cromossomos, que sofrerá sucessivas divisões (mitoses), até atingir o estágio de blastocisto 
que fará a nidação. 
Existe uma diversidade de formas celulares, tais como as fusiformes, como células musculares, cuboides, 
com microvilosidades como a do intestino, bem diferenciadas como o neurônio que possui filamentos 
prolongados e o espermatozoide que tem flagelo. 
1.2. Níveis hierárquicos de organização dos seres vivos. 
Existem dois níveis de organização celular: os seres unicelulares, como bactérias, protozoários, leveduras 
(fungos) e algas, e os seres pluricelulares, como algumas algas, fungos, plantas e animais. 
As células especializadas e semelhantes que desempenham a mesma função se unem e forma m os 
tecidos; os tecidos estão presentes apenas em organismos pluricelulares, como os vegetais e os animais, 
e se organizam e se unem, formando os órgãos; a combinação de vários órgãos, que trabalham em 
conjunto para exercer uma determinada função corporal , formam sistemas, dentre eles o sistema 
digestório, que é formado por diferentes órgãos (boca, esôfago, estômago, intestinos, dentre outros); e 
que a união de todos os sistemas forma o organismo. 
1.3. Tipos de Células: procariontes e eucariontes. 
As espécies de seres vivos organizam-se em grupos de organismos cada vez mais variados, e que esses 
seres podem ser classificados em nível celular em duas categorias: procariontes e eucariontes, sendo, 
portanto, importante determinar as diferenças principais entre esses tipos celulares. Destacando, 
inicialmente que as células eucariontes possuem um sistema de invaginações de membranas que fizeram 
com que estas células ficassem complexas, formando organelas diferenciadas e que desempenham 
diferentes especialidades. Já os seres procariontes são menos complexos e pobres em sistemas 
endomembranares. Além disso, devem-se caracterizar os principais aspectos das células procariontes, 
como: São encontradas em bactérias e em outros seres vivos similares, são células muito si mples e 
pequenas, pobres em membranas, apresentando apenas a membrana plasmática, têm presença de 
parede celular rígida, não possuem cariomembrana e por isso o material genético (molécula de DNA) 
circular fica disperso no citoplasma formando o nucleoide ci toplasma, apresentam apenas uma 
invaginação de membrana que é o mesossomo. Podem ainda apresentar algumas estruturas como 
cápsula, fímbrias, flagelos e plasmídeo. Não apresenta citoesqueleto, não se dividem por 
mitose e meiose, sendo sua divisão na maioria das vezes realizada por fissão binária, na qual o aluno 
deve perceber que a fissão começa do centro da bactéria e vai se estrangulando até dividir 
completamente e gerar as duas novas bactérias. Finalmente, devem -se caracterizar as células 
eucariontes como sendo constituintes de seres como protozoários, fungos, plantas e animais, sendo 
células mais complexas e maiores, ricas em membranas, por possuírem diversas organelas 
citoplasmáticas além da membrana plasmática, e possuem cariomembrana e por isso o mater ial genético, 
composto por várias moléculas de DNA que formam os cromossomos, fica limitado à um espaço 
denominado núcleo, apresentam um citoesqueleto, que se distribui por todo o citoplasma celular 
conferindo forma à célula, como os microtúbulos e filamentos de actina, e que se dividem por mitose e 
meiose. 
1.4. Organização das células animais e das células vegetais. 
É importante distinguir as principais características entre as células eucariontes animal e vegetal, sendo 
as de maiores destaques: a célula animal possui especializações da membrana citoplasmática e possui 
centríolos, enquanto que as células vegetais possuem parede celular, um vacúolo grande que possui 
muitas funções e cloroplasto, e são desprovidas de centríolos. 
1.5. Organização do Vírus 
O vírus é acelular,portanto, não é um ser vivo, possuindo apenas uma camada proteica cobrindo o 
material genético incompleto (DNA ou RNA de fita dupla ou simples) e não realiza, com isso, metabolismo 
próprio. Essa camada ou envoltório proteico de revestimento é chamado de capsídeo, que pode ou não 
ser revestido por um envelope lipídico derivado das membranas celulares das células hospedeiras. Por 
não apresentar metabolismo próprio, é importante determinar que os vírus são considerados parasitos 
intracelulares obrigatórios que se multiplicam dentro de células vivas usando a maquinaria de síntese das 
células, promovendo os dois tipos de infecção viral, o ciclo lítico, no qual o vírus insere seu DNA de fita 
dupla ao cromossomo da célula hospedeira, iniciando a síntese de suas proteínas virais, e em seguida a 
construção das novas partículas virais, como exemplos vírus da raiva e da gripe; e o ciclo lisogênico, que 
se caracteriza quando o DNA fita dupla recém -produzido se incorpora no cromossomo da célula 
hospedeira e fica latente, esperando por uma oportunidade de infectar a célula, tendo como exemplo 
herpes, hepatite B. Deve-se ressaltar que no ciclo lisogênico, que sempre que a célula entrar em mitose, 
ela duplica também o DNA viral. É também importante comentar que os vírus parasitam todos os tipos 
celulares, eucariontes e procariontes, unicelulares ou pluricelulares, sendo, dessa forma, um problema de 
saúde pública, e para a economia do país, como para a agropecuária, por exemplo. 
1.6. Métodos de estudo das células: Noções de microscopia. 
As células são microscópicas e que suas estruturas intracelulares são ainda menores, e que por isso não 
podem ser vistas sem o uso de um microscópio que possibilite a visualização dessas estruturas com um 
poder de resolução maior. Contudo, devido ao fato da maioria das células serem microscópicas, para 
estuda-las, é necessário o poder de resolução de um microscópio para permitir a visualização de células 
como a hemácia que possui 10 mil nm de diâmetro e a bactéria que é 1000x menor . Além disto, ainda 
temos as partículas virais que vão de 24 nm a 300 nm, sendo, portanto, apenas visíveis na microscopia 
eletrônica. O poder de resolução é a distância mínima que existir entre dois pontos para que consigamos 
visualiza-los de forma discriminada, e que interfere na qualidade da imagem, no que diz respeito à 
claridade e riqueza de detalhes, e que varia conforme o tipo de microscópio. Além de que se deve 
compreender que o princípio fundamental da aplicação da técnica de microscopia é a ferrame nta chave 
que possibilita mostrar os limites que separam o estudo dos sistemas biológicos em diferentes níveis 
devido ao poder de resolução dos instrumentos utilizados em comparação com o poder de resolução do 
olho humano que é de 0,1 mm (100 µm). 
Histórico do desenvolvimento desse método de estudo, ressaltando o primeiro microscópio inventado por 
Zacharias Janssen em 1590, que tinha aparência de uma luneta, permitindo o conhecimento da célula a 
partir da sua visualização. As características fundamentais dos diferentes tipos de microscópicos, tais 
como microscópio óptico, que foi o primeiro microscópio a ter sido desenvolvido, sendo também chamado 
de microscópio de luz, e constituído por um conjunto de três lentes com funcionalidades diferentes: lente 
ocular, lentes objetivas e lente condensadora, que aumenta o objeto 1000 a 1500 vezes e que permite a 
sua visualização com um poder de resolução de 0,2 µm. Além disso, é composto por canhão, braço, 
platina ou bandeja, diafragma, macrométrico, micrométrico, lâmpada e base ou pé; e) A microscopia 
eletrônica que se diferencia do microscópio de luz, por não ser fundamental para a formação de uma 
imagem ampliada do objeto examinado, e sim um feixe de elétrons que permite a observação de 
subestruturas celulares e até de macromoléculas, com poder de resolução muito maior. Além disso, é 
importante diferenciar os tipos de microscópios eletrônicos: de transmissão ou de varredura, de acordo 
com a forma que o feixe de elétrons incide sobre o material examinado, mostrando que o microscópio 
eletrônico de transmissão tem um tubo grande, pois é necessário que os elétrons passem por um tubo a 
vácuo, tendo imagem sendo projetada no círculo preto próximo a mesa ou diretamente no computador, e 
apresenta um poder de resolução de 3 nm, o que permite a visualização de estruturas com aumento de 
até 500.000 vezes, como a membrana plasmática e as organelas celulares. Enquanto que no microscópio 
eletrônico de varredura o feixe de elétrons não atravessa a estrutura, apenas incide sobre a sua s uperfície 
e é refletido, formando uma imagem tridimensional de sua superfície com alta fidelidade e riqueza de 
detalhes por possuir um poder de resolução de 10 nm. 
1.7. Evolução celular no planeta Terra 
É importante destacar que o aparecimento das primeiras células marcou a origem da vida na Terra. No 
entanto, antes das células formarem, as moléculas orgânicas devem ter se unidas umas com as outras 
para formarem moléculas mais complexas chamados polímeros. Exemplos de polímeros são 
polissacáridos e proteínas. 
Deve-se ressaltar que o problema da origem das células está diretamente relacionado com a origem da 
vida em nosso planeta. Admite-se que as primeiras células que surgiram na terra foram os procariontes. 
Isso deve ter ocorrido há 3,5 bilhões de anos, no começo do período pré-cambiano. Naquela época a 
atmosfera provavelmente continha vapor de água, amônia, metano, hidrogênio, sulfeto de hidrogênio e 
gás carbônico. O oxigênio livre só apareceu depois, graças à atividade fotossintética das células 
autotróficas. Antes de surgir a primeira célula teriam existido grandes massas líquidas, ricas em 
substâncias de composição muito simples. Estas substâncias, sob a ação do calor e radiação ultravioleta 
vinda do Sol e de descargas elétricas oriundas de tempestades frequentes, combinaram-se quimicamente 
para constituírem os primeiros compostos contendo carbono. Substâncias relativamente complexas 
teriam aparecido espontaneamente. 
É fundamental ressaltar que Stanley Miller realizou em 1953 experimentos fundamentais que 
corroboraram essa possibilidade. 
Produzindo descargas elétricas em um recipiente fechado, contendo vapor de água, Hidrogênio, Metano e 
amônia, descobriu que se formavam aminoácidos, tais como alanina, glicina, e ácidos aspárticos e 
glutâmicos. Estudos pos teriores, simulando as condições pre-bióticas, permitiram a produção de 17 
aminoácidos (dos 20 presentes nas proteínas). Também foram produzidos açúcares, ácidos graxos e as 
bases nitrogenadas que formam parte do DNA e RNA. Esta etapa de evolução química foi provavelmente 
precedida de outra na qual se formaram as proteínas pela polimerização dos aminoácidos. Essa etapa 
posterior provavelmente teve lugar em meios aquosos onde as moléculas orgânicas se concentravam 
para formar uma espécie de ?Sopa Primordial? na qual foram favorecidas as interações e onde se 
formaram complexos maiores denominados coacervados ou proteinóides, com uma membrana externa 
envolvendo um fluido no interior (micelas). Posteriormente originou-se o código genético, talvez primeiro 
como RNA, e em seguida o DNA e as diversas moléculas que participaram na síntese de proteínas e na 
replicação, produzindo células capazes de se autoperpetuarem. É razoável supor-se que a primeira célula 
a surgir foi precedida por agregados de micelas que apresentavam apenas algumas das características 
hoje consideradas peculiares dos seres vivos (metabolismo, crescimento e reprodução). Isto é a primeira 
célula era das mais simples, porém mesmo uma célula desse tipo é ainda complexa demais para admitir -
se que ela tenha surgido ao acaso, já pronta e funcionando. É possível que não havendo Oxigênio na 
atmosfera, os primeiros procariontes foram heterotróficos e anaeróbicos. Posteriormente surgiram osprocariontes autotróficos, tais como as algas azul-esverdeadas que contém pigmentos fotossintéticos. 
Através da fotossíntese se produziu o Oxigênio da atmosfera e este permitiu o surgimento de organismos 
aeróbicos a partir dos quais recém originaram -se os eucariontes. Até aquele momento a vida só estava 
presente na água, porém, finalmente, as plantas e os animais colonizaram a Terra. 
Orienta-se para que seja discutido que existem três teorias para explicar o fato do aperfeiçoamento das 
células procariontes autotróficas iniciais. A Teoria da Invaginação da Membrana Plasmática por mutação 
genética, onde alguns procariontes teriam passado a sintetizar novos tipos de proteínas, e isso levaria ao 
desenvolvimento de um complexo sistema de membranas, que, invaginando-se da membrana plasmática, 
teria dado origem às diversas organelas delimitadas por membranas. Assim teriam aparecido o retículo 
endoplasmático, o aparelho de Golgi, os lisossomos e as mitocôndrias. Pelo mesmo processo surgiria a 
membrana nuclear, principal característica das células eucariontes. Embora à primeira vista este teoria 
pareça sólida, ela não tem apoio em fatos conhecidos. É, ao contrário, de difícil aceitação, pois não existe 
célula intermediária entre procarionte e eucarionte, nem se encontrou fóssil que indicasse uma possível 
existência destes tipos intermediários. Em relação à Teoria da Simbiose de Procariontes, é importante 
considerar que segundo este teoria alguns procariontes passaram a viver no interior de outros, criando 
células mais complexas e mais eficientes. Vários dados apoiam a suposição de que as mitocôndrias e os 
cloroplastos surgiram por esse processo. Demonstrou-se, por exemplo, que tais organelas contêm DNA, e 
que esse DNA contém informação genética que se transmite de uma célula a outra, de um modo 
comparável à informação contida no DNA dos cromossomas nucleares. Ainda mais, ao menos no que se 
refere às mitocôndrias, demonstrou-se também que a molécula de DNA é circular, como nas bactérias. 
Estas e outras observações nos levam à conclusão de que mitocôndrias e cloroplastos de fato se 
originaram por simbiose. Em relação à Teoria Mista é possível que as organelas que não contêm DNA, 
como o retículo endoplasmático e o aparelho de Golgi se tenham formado a partir de invaginações da 
membrana celular, enquanto as organelas com DNA (mitocôndrias, clo roplastos) apareceram por 
simbiose entre procariontes. A partir da conclusão da discussão permite -se entender que as primeiras 
células vivas provavelmente surgiram na terra por volta de 3,5 bilhões de anos por reações espontâneas 
entre moléculas que estavam longe do equilíbrio químico. Do nosso conhecimento acerca dos organismos 
existentes nos dias atuais, e das moléculas neles contidas, parece plausível que o desenvolvimento de 
mecanismos autocatalíticos fundamentais para os sistemas vivos tenha começado com a evolução de 
uma família de moléculas de RNA, que poderiam catalisar sua própria replicação. Com o tempo, uma das 
famílias do RNA catalisador desenvolveu a habilidade de dirigir a síntese de polipeptídeos. Finalmente, o 
acúmulo adicional de proteínas catalisadoras permitiu que células mais complexas evoluíssem, o DNA 
dupla hélice substituiu o RNA como uma molécula mais estável para a estocagem de uma quantidade 
crescente de informações genéticas necessárias às células. 
 
Aplicação Prática Teórica 
Nas aulas serão utilizados objetos de aprendizagem para articulação da teoria e da prática. 
No SAVA estão disponíveis artigos científicos, quiz, jogos, vídeos apresentados na aula e outros vídeos 
complementares referentes aos conteúdos da aula. 
Exercício proposto em aula: 
 
1) As bactérias são organismos procariontes, ou seja, não possuem núcleo organizado. Essa 
característica acontece como consequência da ausência de: 
a) membrana plasmática. 
b) parede celular. 
c) carioteca. 
d) cariótipo. 
e) DNA. 
2) (UFPB) Os organismos como os cajueiros, os gatos, as amebas e as bactérias possuem, em comum, 
as estruturas: 
a) lisossomos e peroxissomos. 
b) retículo endoplasmático e complexo de Golgi. 
c) retículo endoplasmático e ribossomos. 
d) ribossomos e membrana plasmática. 
e) ribossomos e centríolos. 
 
3- ) Um dos pilares da Teoria Celular é a ideia de que toda célula origina -se de uma célula preexistente. 
Com essa ideia, podemos concluir que todas as células: 
a) fazem divisão binária. 
b) realizam o processo de brotamento. 
c) originam-se de uma que sofreu mitose ou meiose. 
d) são capazes de se desdiferenciar. 
e) realizam respiração celular. 
 
4-) Ao analisarmos uma célula eucariótica e compará-la com uma célula procariótica, percebemos que as 
organelas existentes não são as mesmas nos dois tipos celulares. Isso ocorre porque nas células 
eucarióticas: 
a) não existem organelas membranosas. 
b) o número de organelas membranosas é inferior ao número de organelas presente nas células 
procarióticas. 
c) existem organelas membranosas e nas células procarióticas não. 
d) não encontramos ribossomos. 
e) encontramos apenas ribossomos. 
 
5-) Como sabemos, nem todas as doenças são causadas por seres vivos. Algumas, como a vaca louca, 
por exemplo, são ocasionadas por: 
a) vírus, estruturas que não são consideradas seres vivos pela maioria dos pesquisadores. 
b) príons, proteínas modificadas que atacam o sistema nervoso. 
c) viroides, estruturas constituídas exclusivamente de RNA. 
d) células infecciosas do próprio corpo que atacam o sistema imune. 
e) carboidratos presentes na nossa alimentação. 
 
6) São agentes infecciosos protéicos não-celulares. Não são formas de vida propriamente dita, mas 
possuem a capacidade de afetar o funcionamento celular normal, provocando doenças. Os referidos 
agentes são formas alteradas de proteínas endógenas, capazes de invadir células e interagir com cópias 
normais dessas proteínas, transformando-as na forma de agente infeccioso protéico não-celular. Diversas 
doenças neurodegenerativas podem ser causadas por tais agentes infecciosos; a mais conhecida é a 
doença de Creutzfeldt-Jakob. 
O parágrafo refere-se à um tipo de agente infeccioso classificado como: 
a) vírus 
b) bactéria 
c) protozoário 
d) esporo 
e) príon