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11/03/2015 1 INTRODUÇÃO À Biologia COM PROFESSOR FÁBIO RECCANELLO 1. O que é Biologia? O que vamos estudar em nosso curso? Objeto de estudo Seres vivos Biologia é a ciência responsável pelo estudo da vida: desde o seu surgimento, composição e constituição; até mesmo à sua história evolutiva, aspectos comportamentais e relação com outros organismos e com o ambiente. 1. O que é Biologia? O que vamos estudar em nosso curso? BIOQUÍMICA Biologia celular HISTOLOGIA FISIOLOGIA ECOLOGIA zOOLOGIA OS PRIMEIROS REINOS SISTEMÁTICA BOTÂNICA EMBRIOLOGIA EVOLUÇÃO GENÉTICA INTRODUÇÃO À CITOLOGIA COM PROFESSOR FÁBIO RECCANELLO Playlist das aulas de citologia, clique aqui! 1) O que é Célula ■ O termo “célula” foi usado pela primeira vez em 1665 por Robert Hooke Robert Kooke (1635-1703): foi o primeiro a mencionar o termo “célula” ao analisar finas fatias de cortiça em um microscópio composto (2 lentes) Matthias Schleiden (1804-1881). Theodor Schwann (1810-1882) Em 1839 Matthias e Schwann comprovaram a presença de células em animais e vegetais Ao observar a cortiça em um microscópio de duas lentes, Hooke observou sua estrutura porosa, descrevendo-a nos seguintes termos: ‘(...) Pude perceber, com extraordinária clareza, que a cortiça é toda perfurada e porosa, assemelhando-se muito, quanto a isto, a um favo de mel. Além disso, esses poros, ou células, não são muito fundos, e lembram pequenas caixas. (...)’. Sabe-se hoje que aquilo que Hooke viu foram espaços deixados por células vegetais que haviam morrido, deixando apenas suas espessas parades 11/03/2015 2 2. Fundamentos da teoria celular ■ Todos os seres vivos (exceção dos vírus) são formados de célula, e as células originam-se de outras preexistentes ■ É a unidade morfológica dos seres vivos, ou seja, a menor porção de matéria viva que, agrupando-se com outras semelhantes, constitui os tecidos ■ É a unidade fisiológica dos seres vivos, ou seja, a menor porção de matéria viva, encarregada do desempenho das várias atividades necessárias à vida do organismo. Vírus e príons não são formados por células Mas, não são considerados seres vivos completos Vírus apresentam capacidade de reprodução Vírus apresentam capacidade de adaptação 3. A célula e a microscopia Microscópio óptico Até 2.000 vezes Microscópio eletrônico de transmissão Até um milhão de vezes Microscópio eletrônico de varredura por tunelamento Até cem milhões de vezes Utiliza luz natural ou artificial que atravessa o material a ser observado. Feixe de elétrons que atravessa o material e reflete em uma tela fluorescente. Feixe de elétrons que varre o material e permite formação de imagens em 3d 4. Unidades de microscopia e conversão 0,1 nm 1 nm 10 nm 100 nm 1 μm 10 μm 100 μm 1 mm 10 mm 100 mm 1m 10-10 m 10-9 m 10-8 m 10-7 m 10-6 m 10-5 m 10-4 m 10-3 m 10-2 m 10-1 m Átomo Vírus Bactérias Células epiteliais M.P UNIDADES DE MISCROSCOPIA μm - Micrômetro 1mm = 1000 μm Nm - Nanômetro 1μm =1000 nm Å - Ângstron 1 nm = 10 Å mm μm Nmm 103 10 3 103 10-3 10-3 10-3 Å 10 10-1 5. Forma das células ■ Fibra muscular lisa (Alongada) ■ Células intestinais (Poliédrica) ■ Fibra muscular estriada (Alongada) ■ Óvulo (Esférica) ■ Célula Nervosa (Ramificada) ■ Célula de tecido ósseo (Ramificada) ■ Hemácia (Discoide) ■ Célula vegetal (Poliédrica) 6. Volume celular 2 LEIS Lei de Driesch Lei do volume celular constante Lei de Spencer A superfície de uma célula varia de acordo com o quadrado da sua dimensão linear; e o volume, com o seu cubo Aresta 1μm Superfície 6 Volume 1 Aresta 2μm Superfície 24 Volume 8 2x 4x 8x Esse aumento desproporcional do volume faz que a célula tenha excesso de citoplasma, que a força a entrar em divisão celular “O volume celular é constante nas células de um mesmo tecido em indivíduos de mesma espécie e em mesma fase de desenvolvimento, não interessando o tamanho dos indivíduos.” Exceção: células musculares estriadas e neurônios. 7. Tempo de vida das células Células Lábeis Células estáveis Células permanentes (perenes) □ Não original tecidos □ Curta duração □ Não se reproduzem! Resultam da diferenciação rápida e tardia de células indiferenciadas de origem embrionária. □ Espermatozoide (3 dias) □ Óvulo □ Hemácias (120 dias) □ Se formam durante o desenvolvimento embrionário e depois mantêm ritmo constante de reprodução. □ Originam tecidos □ Duram meses ou anos □ Se formam durante a diferenciação celular muito cedo do embrião. Têm alto grau de especialização, por isso, terminada a formação embrionária, perdem a capacidade de reprodução. □ Duram toda a vida □ Originam tecidos □ Neurônios □ Fibras musculares estriadas □ Células epiteliais de revestimento □ Floema nas células vegetais□ Células parenquimáticas – vegetais □ Células ósseas, hepáticas... 11/03/2015 3 MODELOS CELULARES COM PROFESSOR FÁBIO RECCANELLO 1. Quais são os modelos de células que vamos estudar em nosso curso? Célula Bacteriana Célula Animal Célula Vegetal Membrana Tem Tem Tem Carioteca Não Tem Tem Parede celular Tem Não Tem Cromossomos Tem Tem Tem Ribossomos Tem Tem Tem Retículo Não Tem Tem Complexo de Golgi Não Tem Tem Lisossomo Não Tem Não Peroxissomo Não Tem Não Mitocôndria Não Tem Tem Cloroplasto Não Não Tem Vacúolo Não Tem Tem Centríolo Não Tem Não Todas as células tem membrana Todas as células tem Ribossomos Todas as células tem cromossomos Observação: Células procarióticas □ A célula bacteriana não possui núcleo delimitado pela membrana nuclear (carioteca) □ Por isso, diz-se que o núcleo é desorganizado □ Células procariontes não apresentam organelas celulares, com exceção do ribossomo. Célula bacteriana (procarionte) Vamos falar na aula de centríolos sobre o flagelo bateriuano! Célula Eucariótica Animal □ Não possui parede celular □ Também não possui cloroplasto (organela responsável pela fotossíntese) e outros plastos Célula Animal (eucarionte) 5. Célula Eucariótica Vegetal □ Não tem lisossomos Célula Vegetal (eucarionte) □ Não tem peroxissomos □ Não tem centríolos (há exceções) Membrana Parte 1/2 Celular COM PROFESSOR FÁBIO RECCANELLO 11/03/2015 4 1) Constituição da Membrana Celular Sinônimos: Membrana citoplasmática, Membrana plasmática e Plasmalema. Presente em todos os tipos de células. Visível somente ao microscópio eletrônico. Componentes: a) Fosfolipídios formando uma bicamada. b) Colesterol movimentando-se entre aos fosfolipídios e confere maleabilidade à membrana. c) Proteínas periféricas (que não atravessam a membrana). d) Proteínas integrais (que atravessam a membrana) e criam canais por onde ocorre a passagem de soluto. e) Glicoproteínas e Glicolipídios na superfície formando o glicocálix. Região hidrófila (polar) Região hidrófoba (apolar) 1) Constituição da Membrana Celular Bicamada de fosfolipídios Proteína integral (intrínseca) Proteína periférica (extrínseca) Glicoproteínas Glicolipídios Glicocálix Colesterol 2) Propriedades da membrana celular a) Permeabilidade seletiva: capacidade que a membrana possui de selecionar as substâncias que entram e que saem da célula. b) Baixa tensão superficial: devido a grande maleabilidade da membrana c) Alta resistência elétrica: devido a presença dos fosfolípides que são péssimos condutores de eletricidade. d) Alta resistência mecânica: devido a sua grande plasticidade. e) Regeneração: até certos limites a membrana consegue se reconstituir. f) Elasticidade: as moléculas de fosfolipídiose colesterol presentes na membrana tornam a estrutura maleável. 3) Reforços externos PAREDE CELULAR Vegetal Celulose Bactérias Peptidioglicanos Fungos Quitina Ptotozoários Sílica Restringe o tamanho do protoplasto e impede a ruptura da membrana plasmática quando entra água na célula. PAREDE CELULÓSICA: MEMBRANA ESQUELÉTICA CELULÓSICA Analogia com argamassa de um muro Analogia com as ferragens de um muro 3) Reforços externos PAREDE CELULAR Vegetal Celulose Bactérias Peptidioglicanos Fungos Quitina Ptotozoários Sílica Restringe o tamanho do protoplasto e impede a ruptura da membrana plasmática quando entra água na célula. Plasmodesmos (pontes citoplasmáticas) □ Comunicação entre os citoplasmas de células vizinhas 3) Reforços externos Parede celular bacteriana PAREDE CELULAR Vegetal Celulose Bactérias Peptidioglicanos Fungos Quitina Ptotozoários Sílica Na aula Reino Monera, falarei com maior detalhe sobre a diferença dessas bactérias. 11/03/2015 5 3) Reforços externos FUNÇÕES DO GLICOCÁLIX - Adesão celular - Proteção da membrana - Retenção de nutrientes - Reconhecimento celular O glicocálix é uma malha de moléculas de glicoproteínas e de glicolipídios que reveste a maioria das células animais Glicocálix Membrana Parte 2/2 Celular COM PROFESSOR FÁBIO RECCANELLO Transportes físicos Endocitose Exocitose Fagocitose Pinocitose Secreção Excreção Transportes químicos Transporte passivo Transporte ativo Difusão simples Difusão especial (osmose) Difusão facilitada 4) Transporte químico através da membrana Para ocorrer difusão simples: A membrana deve ser permeável ao soluto Deve haver diferença na concentração do soluto dentro e fora da célula. Hipertônico Hipotônico MP a) Transporte passivo I Difusão simples O soluto passa através de uma membrana permeável do meio mais concentrado para o menos concentrado Soluto Célula Túrgida Célula crenaçãoCélula normal (flacidez) H2O H2O Hipo Iso Hiper Quando solução e solvente puro (água) estão separados por uma membrana semipermeável, a água passa rapidamente de onde tem maior pressão de difusão (água pura) para onde tem menor pressão de difusão (solução) Plasmólise Passagem de água (solvente) através da membrana de uma região hipotônica (pouco concentrada) para outra região hipertônica (muito concentrada). a) Transporte passivo II Difusão especial (osmose) HipertônicoHipotônico Solvente 4) Transporte químico através da membrana □ Passagem de soluto através das proteínas integrais (permeases), já que não conseguem atravessar a membrana celular. □ As proteínas facilitam a entrada e a saída de solutos. Tipos de proteínas integrais Proteínas carreadoras (permeases) transportam aminoácidos, glicose, monossacarídeos, etc Canais iônicos: permite a passagem de íons e somente abrem após estímulo. Proteínas identificação: faz o reconhecimento entre células Proteínas receptora: liga-se a substâncias ativadoras. a) Transporte passivo III Difusão facilitada 4) Transporte químico através da membrana 11/03/2015 6 T MP E b) Ativo (Há gasto de energia Ocorre contra um gradiente de concentração e, por isso, a célula gastará energia para transportar a substância desejada. 4) Transporte químico através da membrana “contra o gradiente de concentração” MP As concentrações não se igualam! Há alguma fonte de energia transportando os íons para o lado mais concentrado Depois de um intervalo de tempo como se encontrará o sistema? 4) Transporte químico através da membrana I) Transporte ativo- a famosa “Bomba de Sódio e Potássio” 2 K+ são enviados para dentro da célula □ [K+] é maior dentro da célula. – [Na+] é maior fora da célula. □ Poderíamos esperar que por difusão, as concentrações se igualassem. □ Isso não ocorre porque a célula gasta energia para bombear sódio e potássio em sentido contrário ao da difusão. Como trabalha a bomba (proteína) 3 Na+ são enviados para fora da célula O interior da célula torna-se negativo devido ao déficit de cargas positivas no interior da célula São transportados contra o gradiente de concentração (transporte ativo) 4) Transporte físico por meio da membrana ( ) Alimentação: amebas Defesa: glóbulos brancos Fagocitose: é o englobamento de partículas sólidas por meio de expansões citoplasmáticas denominadas pseudópodes. Pinocitose: é o englobamento de partículas líquidas as quais tocam a membrana e provocam sua invaginação, formando bolsas que contém o material englobado denominado pinossomo. é o englobamento de partículas e microrganismos para o meio intracelular. Endocitose: 4) Transporte físico por meio da membrana ( ) Eliminação de substâncias a partir de bolsas citoplasmáticas. As bolsas contendo o material a ser eliminado aproximam-se da membrana e fundem-se a ela, expelindo seu conteúdo. As células por exocitose podem eliminar restos metabólicos ou secretar produtos úteis ao organismo. Exocitose Secreção: eliminação de substâncias úteis para o organismo. Interna: enzimas digestivas, hormônios. Externa: lágrima, suor, sebo Excreção: Ácido úrico, ureia, amônia, gás carbônico Exemplo 1: carne e bactéria Carne Hipotônica Carne Hipertônica sal Os microorganismos agora são hipotônicos em relação a carne Microorganismos perdem água para o meio por osmose, desidratam e morrem Microorganismos recebem água da carne por osmose, pois são hipertônicos em relação a ela Exemplo 2: ormorregulação no paramécium Vacúolo contrai e elimina o excesso de água Água entra por osmose H2O H2O Vacúolo contráctil Micronúcleo Macronúcleo Cílios Cílios Protozoário de água doce, logo a água tende a entrar nesse ser vivo. 11/03/2015 7 Exemplo 5: Peixe de água doce Exemplo 6: Peixe de água salgada Piau Atum Entrada de água por osmose através de brânquias e escamas Não bebe água Elimina grande quantidade de urina diluída Absorção de sais pelas brânquias por transporte ativo e pela alimentação Compensa as perdas com ingestão de água salgada Eliminam o excesso de sal ao nível das brânquias (transporte ativo) Elimina pouca urina concentrada (isotônica) Hipotônico hipertônico Na superfície corporal ocorre perda de água para o mar por osmose Osmorregulação em osteíctes Tubarão, arraia... Isotônico Sintetizam ureia constantemente em seus fluidos corporais (sangue) Osmoconformes Condríctes Muitas espécies de animais marinhos não sofrem osmose, pois a tonicidade de suas células e líquidos corporais é equivalente à da água salgada. Tais animais são chamados de osmoconformes e não necessitam regular a concentração de seu meio interno. H2O H2O A concentração do fluído se Iguala à do mar. COM PROFESSOR FÁBIO RECCANELLO 39 A mudança do estado sol para gel, e vice versa (tixotropismo), permite que a célula realize movimentos amebóides e a ciclose. Plasmagel Plasmasol Pseudópodes 1) O Citoplasma Toda região da célula compreendida entre a membrana citoplasmática e o núcleo. Partes do citoplasma (hialoplasma, citoesqueleto e organelas): a) Hialoplasma ou matriz citoplasmática É um colóide (material gelatinoso) em que o solvente é a água e os solutos são substâncias orgânicas e inorgânicas dissolvidas na solução. Estados do colóide Gel = gelatinoso (região mais externa denominada ectoplasma) Sol = fluído (região mais interna denominada endoplasma) 40 A mudança do estado sol para gel, e vice versa (tixotropismo), permite que a célula realize movimentos amebóides e a ciclose. PlasmagelPlasmasol Pseudópodes 1) O Citoplasma Movimentos celulares I) Ciclose Observado em células vegetais II) Movimento ameboide Observados em protozoários (amebas) e leucócitos Permite a formação dos pseudópodos Núcleo Cloroplasto Vacúolo Citoplasma 41 Fibra Diâmetro Principal proteína Função 1) O Citoplasma b) Citoesqueleto Microfilamento ~ 5 nm Actina e Miosina Forma celular, locomoção celular, ciclose e pinocitose Filamento Intermediário ~ 10 nm Citoqueratina e Vimentina Sustentação: desmossomos e hemidesmossomas Microtúbulos ~ 25 nm Tubulina Formação do fuso mitótico (separa os cromossomos durante a divisão celular); Transporte de vesículas e outras organelas Quando se diz que o hialoplasma é um fluido viscoso, fica-se com a impressão de que a célula animal tem uma consistência amolecida e que se deforma a todo o momento. Não é assim. Um verdadeiro “esqueleto” formado por vários tipos de fibras de proteínas cruza a célula em diversas direções, dando-lhe consistência e firmeza. Microfilamentos: são os mais abundantes, constituídos da proteína contráctil actina e encontrados em todas as células eucarióticas. São extremamente finos e flexíveis, chegando a ter 3 a 6 nm (nanômetros) de diâmetro, cruzando a célula em diferentes direções , embora concentram-se em maior número na periferia, logo abaixo da membrana plasmática. Filamento Intermediário : nas células que revestem a camada mais externa da pele existe grande quantidade de um tipo de filamento intermediário chamado queratina. Um dos papeis desse filamento é impedir que as células desse tecido se separem ou rompam ao serem submetidas, por exemplo, a um estiramento. Microtúbulos: um exemplo, desse tipo de filamento é o que organiza o chamado fuso de divisão celular. Nesse caso, inúmeros microtúbulos se originam e irradiam a partir de uma região da célula conhecida como centrossomo (ou centro celular) e desempenham papel extremamente importante na movimentação dos cromossomos durante a divisão de uma célula. Outro papel atribuído aos microtúbulos é o de servir como verdadeiras “esteiras” rolantes que permitem o deslocamento de substâncias, de vesículas e de organóides como as mitocôndrias e cloroplastos pelo interior da célula. Isso é possível a partir da associação de proteínas motoras com os microtúbulos. 42 11/03/2015 8 COM PROFESSOR FÁBIO RECCANELLO 43 Estruturas presente em células vegetais: 1) O Citoplasma c) Citoplasma diferenciado: Conjunto de estruturas mergulhadas no citoplasma. Organelas Celulares Ribossomos Retículo Endoplasmático Rugoso Retículo Endoplasmático Liso Complexo de Golgi Lisossomos Peroxissomos □ Plastos Centríolos □ Vacúolos Mitocôndria 44 O ribossomo é constituído de RNAr (RNA ribossômico) associados à proteínas. * Não possui membrana lipoprotéica Função: Participa da síntese de proteínas (Tradução). 2) Organelas Citoplasmáticas Obs.: Os ribossomos podem ser encontrados no citoplasma associados ao Retículo Endoplasmático Rugoso realizando síntese de proteínas para exportação. Ribossomo ORGANELAS CELULARES Subunidade maior Subunidade menor Possui duas subunidadesEstrutura: I.Ribossomos Ocorrência: células procariotas (única organela) e eucariotas (animais e vegetais) 45 CITOPLASMA PARTE III COM PROFESSOR FÁBIO RECCANELLO 46 Retículo Endoplasmático Rugoso Ribossomos II. Retículo Endoplasmático Ocorrência: células eucariotas (animais e vegetais) Sistema de bolsas e tubos membranosos, que delimitam uma cavidade (cisterna); 2) Organelas Citoplasmáticas Existem dois tipos: a) Retículo Endoplasmático Liso (REL) b) Retículo Endoplasmático Rugoso (RER) Retículo Endoplasmático Liso 47 2) Organelas Citoplasmáticas II. Retículo Endoplasmático ORGANELAS CELULARES Armazenamento de substâncias Armazenamento de substâncias Distribuição e Transporte de substâncias Distribuição e Transporte de substâncias Neutralização de substâncias tóxicas (Fígado) * Síntese de lipídios * Síntese de proteínas para exportação * Síntese de enzimas digestivas Neutralização de substâncias tóxicas (Fígado) 48 FUNÇÕES DO RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO LISO FUNÇÕES DO RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO 11/03/2015 9 Retículo endoplasmático liso e tolerância a drogas 49 CITOPLASMA PARTE IV COM PROFESSOR FÁBIO RECCANELLO 50 Vesículas Membranas Cisternas 2) Organelas Citoplasmáticas III. Complexo de Golgi Ocorrência: células eucariotas (animais e vegetais) Grupo de cisternas achatadas, formadas por membrana lipoprotéica, empilhadas umas sobre as outras. Obs.: O Complexo de Golgi recebe vesículas contendo proteínas produzidas no RER para serem modificadas, empacotadas em vesículas e utilizadas na própria célula ou exportadas. 51 2) Organelas Citoplasmáticas III. Complexo de Golgi g) Formação do acrossomo dos espermatozóides. ORGANELAS CELULARES Funções: a) Empacotamento e transporte de substâncias. b) Formação e liberação de vesículas repletas de substâncias que estavam armazenadas no interior das cavidades. c) Secreção celular d) Formação de lisossomos primários (vesículas liberadas contendo enzimas digestivas). e) Formação dos peroxissomos (vesículas que contém enzima catalase). f) Formação da lamela média das células vegetais. 52 A face trans (maturação) é a face côncava, que libera vesículas para a membrana plasmática. A face cis (formação) é convexa, recebendo vesículas transportadoras provenientes de outras organelas intracelular. Polo de entrada de substâncias Polo de saída de substâncias Vesículas de transferência Vesículas de secreção 53 2) Organelas Citoplasmáticas III. Complexo de Golgi Funções: Formação da lamela média das células vegetais. Lamela Média Citocinese Centrífuga 54 11/03/2015 10 2) Organelas Citoplasmáticas III. Complexo de Golgi Funções: Formação do acrossomo dos espermatozoides 55 CITOPLASMA PARTE V COM PROFESSOR FÁBIO RECCANELLO 56 2) Organelas Citoplasmáticas Lisossomo Secundário Lisossomo Primário Complexo de Golgi □ Ocorrência: células eucariotas (animais e vegetais) □ São bolsas membranosas produzidas pelo complexo de Golgi IV. Lisossomo Função: Digestão Intracelular ▪ Autofagia ▪ Heterofagia ▪ Autólise AUTOFAGIA É a digestão das próprias organelas citoplasmáticas HETEROFAGIA É a digestão de substâncias que entram na célula Renovação das organelas. Em caso de falta de nutrientes para a célula (marasmo) ela realiza a autofagia. O lisossomo primário funde-se ao fagossomo ou pinossomo. Forma-se lisossomo secundário ou vacúolo digestivo. Ocorre a digestão dos componentes úteis para a célula e clasmocitose (exocitose) dos resíduos. 57 Fagossomo Autofagia Vacúolo Autofágico Heterofagia Vacúolo Heterofágico 58 IV.Lisossomo AUTÓLISE É a destruição celular que ocorre devido ao rompimento da membrana lipoprotéica dos lisossomos com a liberação das enzimas digestivas. ○ Apoptose: morte celular programada (é um fenômeno natural) Desaparecimento da cauda do girino. Involução das mamas após a lactação. Eliminação das membranas interdigitais do feto. Manutenção do número constante de células do organismo. Células N.K induzem células alteradas geneticamente à apoptose. A silicose (morte celular devido a ação da sílica -SiO2) é muito comum em trabalhadores de minas que apresentam problemas respiratórios ainda muito cedo devido a destruição dos alvéolos pulmonares. Asbestose (inalação de fibras de amianto) o Necrose: quando a célula é submetida a injúria 59COM PROFESSOR FÁBIO RECCANELLO 60 11/03/2015 11 2) Organelas Citoplasmáticas V. Mitocôndria Ocorrência: células eucariotas (animais e vegetais) Função das mitocôndrias Produzir energia para célula através do processo de respiração celular. 61 2) Organelas Citoplasmáticas V. Mitocôndria As mitocôndrias possuem Ribossomos, DNA e RNA próprios. Novas mitocôndrias surgem exclusivamente por autoduplicação de mitocôndrias preexistentes. Possuem sempre origem materna. Teoria Endossimbiótica: Propõe que a mitocôndria surgiu a partir de uma associação mutualística entre bactérias aeróbias ancestrais e células eucariotas anaeróbias primitivas Evidências da Teoria: Possuem capacidade de autoduplicação. DNA circular mitocondrial semelhante aos plasmídeos bacterianos. Mitocôndrias possuem duas membranas. 62 Ribossomos presentes em mitocôndrias similares aos de bactérias COM PROFESSOR FÁBIO RECCANELLO 63 2) Organelas Citoplasmáticas Classificação dos Plastos Leucoplastos Cromoplastos Pigmento Não têm (incolor) Têm Função Armazenamento de substâncias Coloração e fotossíntese Tipos Oleoplastos Armazena lipídios Eritroplastos Pigmento vermelho Proteoplastos Armazena proteínas Xantoplastos Pigmento amarelo Amiloplastos Armazena carboidratos Cloroplastos Pigmento verde VI. Plastos (Plastídeos) Ocorrência: células eucariotas (vegetais) 64 2) Organelas Citoplasmáticas Assim como as mitocôndrias, os cloroplastos apresentam ribossomos, RNA e DNA próprios. Possuem capacidade de autoduplicação. Estroma: Ocorre a fase enzimática da fotossíntese Tilacóide: Ocorre a fase fotoquímica da fotossíntese. ORGANELAS CELULARES VI. Plastos 65 COM PROFESSOR FÁBIO RECCANELLO 66 11/03/2015 12 2) Organelas Citoplasmáticas Ocorrência: células eucariotas (Animais e alguns vegetais) Cada célula possui 1 par de centríolos, dispostos perpendicularmente. Constituição: microtúbulos protéicos sem membrana lipoprotéica 9 Trincas de Microtúbulos (unidas por proteínas adesivas) Funções: a) Formam cílios e flagelos. b) Participam da divisão celular: fixam as fibras do fuso. c) Organizam o citoesqueleto celular.Capacidade de autoduplicação ORGANELAS CELULARES 67 VII. Centríolos COMPARAÇÃO Cílios Flagelos Tamanho Pequenos Grande Número Numerosos Geralmente único Movimento Vibrátil Ondulante Cílios e Flagelos. Funções: a) Locomoção celular b) Criar correntes de água c) Varrer o muco das vias respiratórias ORGANELAS CELULARES 68 COM PROFESSOR FÁBIO RECCANELLO 69 Tipo Função Duração Ocorrência Células Digestivo Pulsátil Suco celular 2) Organelas Citoplasmáticas VIII. Vacúolos: ocorrem em células eucariotas Vacúolo Vacúolo Contráctil Digestão Intracelular Temporário Células animais Controle da quantidade de água Permanente Permanente Protozoário de água doce (dulcícolas) Vegetais Armazenamento e preenchimento 70 COM PROFESSOR FÁBIO RECCANELLO 71 A atividade celular (metabolismo) produz água oxigenada ou peróxido de hidrogênio que à célula. 2) Organelas Citoplasmáticas Ocorrência: células eucariotas (vegetais e animais) São organelas esféricas minúsculas produzidas pelo complexo de Golgi. Possui enzimas que degradam ácidos graxos, aminoácidos, água oxigenada, etc. Fazem a conversão de lipídios em carboidratos (glioxissomos) catalase Catalase 2 H2O2 2H2O + O2 IX. Peroxissomo 72 11/03/2015 13 NÚCLEO CELULAR COM PROFESSOR FÁBIO RECCANELLO 1) Núcleo: introdução □ Função: relaciona-se com característica genéticas e sua transmissão e ainda com a síntese de proteínas. □ Forma: geralmente acompanha a forma da célula. Pode ser esférico, achatado, reniforme, alongado, lobulado. □ Número: mononucleada, polinucleadas, anucleadas □ Volume: obedece a relação nucleoplasmática (RNP) na proporção de 1:3 ou 1:4 2) Núcleo interfásico e núcleo em divisão Núcleo Celular em intérfase Núcleo Interfásico Núcleo em Divisão ■ A carioteca (ou envoltório nuclear) é visível ao microscópio eletrônico, em que é vista como dois folhetos sobrepostos. Possui poros grandes que permitem livre intercâmbio de moléculas entre o núcleo e o citoplasma. O envoltório nuclear apresenta continuidade com as membranas do retículo endoplasmático, sugerindo que façam parte de um mesmo sistema de membranas, todas de natureza lipoprotéica. ■ Cromatina: O material genético das células procarióticas é representado pelo cromossomo circular que contém apenas DNA. Nas células eucarióticas, o material genético é formado pela cromatina, constituída por DNA e proteínas chamadas histonas. Na intérfase, a cromatina mostra-se como um emaranhado de filamentos longos e finos, cuja maior parte encontra-se aderida à face interna da carioteca. As porções descondensadas são chamadas de eucromatina, enquanto as partes já enoveladas durante a intérfase formam a heterocromatina. ■ Nucléolos: São corpúsculos esféricos, densos, intensamente corados nas preparações usuais de microscopia. Não possuem membrana e seu número é variável, geralmente um ou dois por núcleo, e estão ausentes nas células procarióticas. São constituídos de proteínas e DNA, responsável pela produção de RNA ribossômico, que constiuti os ribossomos no citoplasma. Durante a divisão celular, os nucléolos desaparecem e seus constituintes participam da formação dos ribossomos, distribuídos entre as células-filhas da divisão. Reaparecem no final da divisão, produzidos pela região terminal de certos cromossomos, a zona organizadora do nucléolo. ■ A cariolinfa (ou suco nuclear) é uma gelatina fluida que se assemelha ao hialoplasma, com o qual tem comunicação direta através dos poros da carioteca. Comparada com o hialoplasma, mostra maior concentração de proteínas, de RNA e de nucleotídeos. 3) Núcleo interfásico Intérfase: Fase que precede qualquer divisão celular. Ocorre a duplicação do DNA e a formação de cromossomos duplos. Possui três subfases: G1 : pré-síntese (cromossomos simples) S : Síntese de DNA e histonas G2: Pós-síntese (cromossomos duplos) Alguns autores abordam também a fase G0, anterior a fase G1, período em que a célula permanece em repouso, até que algum estímulo a faça entrar em divisão. Ciclo celular 4) Núcleo em divisão: conceitos prévios Cromossomo: Estrutura que contém uma longa molécula de DNA associada a proteínas histonas, visível ao microscópio óptico em células metafásicas. 4) Núcleo em divisão: conceitos prévios • Cromossomo Simples Centrômero Braço Braço 1 DNA 2 braços 1 centrômero Núcleo Celular 2 centrômero Cromátide 2 DNA’ s idênticas 4 braços 2 centrômeros • Cromossomo Duplo Cromátide 11/03/2015 14 4) Núcleo em divisão: conceitos prévios • Classificação dos cromossomos quanto à posição do centrômero Braço Braço Centrômero Metacêntrico Submetacêntrico Acrocêntrico Telocêntrico Núcleo Celular O que você deve saber sobre os TELÔMEROS ? Os telômeros ou telómeros (do grego telos, final, e meros, parte) são estruturas constituídas por fileiras repetitivas de proteínas e DNA não codificante que formam as extremidades dos cromossomos. Sua principal função é manter a estabilidade estrutural do cromossomo. Os telómeros estão presentes principalmente em células eucarióticas, visto que o DNA das células procarióticas forma cadeias circulares, logo não tem locais de terminação, embora existam exceções como: bactérias com DNA linear e que possuem telómeros. Fonte: Wikpédia Os telômeros se encurtam a cada divisão celular... Núcleo Celular Cada vez que a célulase divide, os telómeros são ligeiramente encurtados. Como estes não se regeneram, chega a um ponto em que não permitem mais a correta replicação dos cromossomas e a célula perde completa ou parcialmente a sua capacidade de divisão. O encurtamento dos telômeros também pode eliminar certos genes que são indispensáveis à sobrevivência da célula ou silenciar genes próximos. Como o processo de renovação celular não tolera a morte das células antes da divisão correta das mesmas, o organismo tende a morrer num curto prazo de tempo no momento em que seus telômeros se esgotam. Analogia com a ponta do cadarço que vai se desgastando com o tempo Fonte: Wikpédia NÚCLEO CELULAR COM PROFESSOR FÁBIO RECCANELLO 4) Núcleo em divisão: conceitos prévios Cromossomos homólogos Célula diplóide (2n) simples Cromossomos homólogos Célula diplóide (2n) duplicados Não há homólogos Célula haplóide (n) duplicados Não há homólogos Célula haplóide (n) simples Núcleo Celular – Divisão celular • Cromossomos Homólogos: são cromossomos semelhantes na forma e no tamanho presentes aos pares em células diplóides (2n) 4) Núcleo em divisão: conceitos prévios Cromossomos homólogos Célula diplóide (2n) Cromossomos homólogos Célula diplóide (2n) Não há homólogos Célula haplóide (n) Não há homólogos Célula haplóide (n) A B C D Células Diplóides (A e B) possuem cromossomos homólogos Células Haplóides (C e D) não possuem cromossomos homólogos 11/03/2015 15 4) Núcleo em divisão: conceitos prévios • GENOMA: o conjunto de moléculas de DNA de uma espécie, que contém todos os seus genes, e também a sequência de bases nitrogenadas que não possuem informação codificada. Núcleo Celular – Divisão celular Um representante de cada par forma o genoma Um representante de cada par forma o genoma 4) Núcleo em divisão: conceitos prévios Núcleo Celular em divisão • CARIÓTIPO: é o quadro geral de informações sobre número, tamanho e os tipos de cromossomos. Cromossomos sexuais do homem: XY Cromossomos sexuais da mulher: XX 1) Núcleo em Divisão: Mitose Tipo de divisão celular em que uma célula mãe haplóide (n) ou diplóide (2n), sempre com cromossomos duplos, origina duas células filhas contendo o mesmo número de cromossomos da célula mãe, porém simples. Pode ocorrer com células (n) ou (2n) Não altera o número de cromossomos da célula mãe A mitose também é chamada de divisão equacional e simbolizada por E! Nd Ns 2Nd 2Ns 2Ns Célula mãe Células filhas Ns Núcleo Celular em divisão 1. DNA desespiralizado disposto na célula de maneira desorganizada. 2. Início da espiralização do DNA para formar os cromossomos. 3. Duplicação dos centríolos (formação do 2º par). 4. Migração dos centríolos para os pólos opostos da célula. 5. Rompimento e degeneração da carioteca. 1) Mitose a) Prófase 1. Por que os nucléolos desaparecem? Porque o processo de condensação leva à inativação temporária dos genes. Dessa forma, o RNA que compõe os ribossomos deixa de ser produzido. 2. Por que a condensação cromossômica é crucial para a divisão celular? Porque a condensação cromossômica evita o emaranhamento ou rompimento do material genético durante a distribuição às células- filhas 1) Mitose b) Metáfase 1. Grau máximo de espiralização dos cromossomos (visíveis ao M.O.) 2. Cromossomos duplos alinhados lado a lado no equador da célula. 3. Centríolos dispostos nos pólos opostos da célula. 4. No final da metáfase ocorre a divisão dos centrômeros. Metáfase da mitose Metáfase I da meiose A formação das fibras cinetocóricas ocorre nas duas faces dos cromossomos A formação das fibras cinetocóricas ocorre em apenas uma face dos cromossomos 11/03/2015 16 1) Mitose c) Anáfase 1. Encurtamento das fibras do fuso. 2. Cromossomos simples (cromátides irmãs) puxadas para os pólos da célula. 3. Início da desespiralização dos cromossomos. Núcleo Celular em divisão 1) Mitose d) Telófase 1. Ocorre a citocinese (divisão do citoplasma) 2. Formação de duas células filhas contendo o mesmo número de cromossomos da célula mãe, porém simples. 3. Formação de duas novas cariotecas e dois novos nucléolos. 4. Cromossomos se desespiralizam e as fibras do fuso desaparecem. Núcleo Celular em divisão 1) Mitose d) Telófase Célula Animal Célula Vegetal Citocinese Centrífuga Citocinese Centrípeta Lamela média Estrangulamento do citoplasma Núcleo Celular em divisão 1) Mitose Gráfico da variação da quantidade de DNA Q u an ti d ad e d e D N A Tempo do ciclo celular Núcleo Celular em divisão FIQUE LIGADO Existe variação na quantidade de DNA durante a mitose, mas não há variação na quantidade de cromossomos. 1) Mitose Finalidades da mitose Crescimento e regeneração de tecidos Cicatrização Formação de gametas em vegetais Formação de gametas em animais por partenogênese Divisões do zigoto durante o desenvolvimento embrionário NÚCLEO CELULAR COM PROFESSOR FÁBIO RECCANELLO 11/03/2015 17 2) Meiose Tipo de divisão celular em que uma célula mãe sempre (2n) com cromossomos duplos origina através de duas divisões sucessivas, quatro células filhas contendo metade do número de cromossomos da célula mãe. Diminui pela metade o número de cromossomos da célula mãe. A mitose também é chamada de divisão reducional e simbolizada por R! 2n Célula mãe Células filhas n n n n n n Meiose só ocorre em células diplóides (2n) 1ª divisão: Reducional (R!) (Separação dos homólogos) 2ª divisão: Equacional (E!) (Divisão das cromátides) Núcleo Celular em divisão 2) Meiose Intérfase – Duplicação do DNA (Antecede a Meiose) Etapas da meiose Divisão Reducional ou Meiose I – (R!) a) Prófase I b) Metáfase I c) Anáfase I d) Telófase I Divisão Equacional ou Meiose II (E!) a) Prófase II b) Metáfase II c) Anáfase II d) Telófase II Núcleo Celular em divisão 2) Meiose Divisão Reducional ou Meiose I – (R!) Prófase I o Fase mais longa da meiose É dividida em 5 subfases: a) Leptóteno b) Zigóteno c) Paquíteno (ocorre o ou permutação) d) Diplóteno e) Diacinese Troca de fragmentos entre cromossomos homólogos Variabilidade genética Macete- mnemônico a) Leptóteno Separação dos centríolos Espiralização b) Zigóteno Emparelhamento dos cromossomos homólogos Tétrades ou bivalentes c) Paquíteno Quiasmas d) Diplóteno Terminalização dos quiasmas e) Diacinese Permutação Recombinação gênica ou crossing-over. Cromossomos totalmente espiralizados a) Leptóteno b) Zigóteno Lembra zíper Pareamento dos cromossomos homólogos c) Paquíteno Ocorre a Permutação Cromossomos homólogos duplicados e pareados Resultado das permutações Paquíteno (tétrade/bivalente) d) Diplóteno (Quiasmas) Cromossomos modificados 11/03/2015 18 2) Meiose Divisão Reducional ou Meiose I – (R!) Metáfase I Cromossomos Homólogos Fibras do fuso Cromossomos homólogos pareados, um oposto ao outro, presos às fribras. do fuso na placa equatorial da célula. Divisão Reducional ou Meiose I – (R!) a) Prófase I b) Metáfase I c) Anáfase I d) Telófase I Divisão Equacional ou Meiose II (E!) a) Prófase II b) Metáfase II c) Anáfase II d) Telófase II Núcleo Celular em divisão Comparação com a metáfase da mitose 2) Meiose Divisão Reducional ou Meiose I – (R!) Anáfase I Encurtamento das fibras do fuso. Cromossomos homólogos se separam, indo cada um para um lado da célula. Não ocorre divisão do centrômero! Separação de cromossomos homólogos duplicados A Segregação Independente dos homólogos Promove variabilidadegenética Divisão Reducional ou Meiose I – (R!) a) Prófase I b) Metáfase I c) Anáfase I d) Telófase I Divisão Equacional ou Meiose II (E!) a) Prófase II b) Metáfase II c) Anáfase II d) Telófase II Núcleo Celular em divisão Comparação com a anáfase da mitose 2) Meiose Divisão Reducional ou Meiose I – (R!) Telófase I Célula mãe (2n) origina duas células filhas (n) Os cromossomos continuam duplos e não ocorre divisão do centrômero! Formação de duas novas cariotecas e de dois novos nucléolos. No final da Telófase I os cromossomos se desespiralizam Divisão citoplasmática (citocinese) Novos núcleos Citocinese Centrípeta Divisão Reducional ou Meiose I – (R!) a) Prófase I b) Metáfase I c) Anáfase I d) Telófase I Divisão Equacional ou Meiose II (E!) a) Prófase II b) Metáfase II c) Anáfase II d) Telófase II Núcleo Celular em divisão 2) Meiose Divisão Equacional ou Meiose II – (E!) Prófase II Duplicação dos centríolos. Espiralização dos cromossomos. Desaparecimento da carioteca. Condensação dos cromossomos Divisão Reducional ou Meiose I – (R!) a) Prófase I b) Metáfase I c) Anáfase I d) Telófase I Divisão Equacional ou Meiose II (E!) a) Prófase II b) Metáfase II c) Anáfase II d) Telófase II 2) Meiose Divisão Equacional ou Meiose II – (E!) Metáfase II Cromossomos duplos não homólogos atingem o grau máximo de espiralização. Os cromossomos associam-se as fibras do fuso, alinhando-se no equador da célula. Cromossomos não homólogos pareados lado a lado na placa equatorial Divisão Reducional ou Meiose I – (R!) a) Prófase I b) Metáfase I c) Anáfase I d) Telófase I Divisão Equacional ou Meiose II (E!) a) Prófase II b) Metáfase II c) Anáfase II d) Telófase II 11/03/2015 19 2) Meiose Divisão Equacional ou Meiose II – (E!) Anáfase II Ocorre o encurtamento das fibras do fuso e divisão do centrômero. Cada cromossomos duplo origina duas cromátides irmãs (cromossomos simples). Os cromossomos simples são puxados para os pólos da célula. Separação das cromátides irmãs Divisão Reducional ou Meiose I – (R!) a) Prófase I b) Metáfase I c) Anáfase I d) Telófase I Divisão Equacional ou Meiose II (E!) a) Prófase II b) Metáfase II c) Anáfase II d) Telófase II 2) Meiose Divisão Equacional ou Meiose II – (E!) Telófase II Ocorre divisão do citoplasma (citocinese) originando quatro células filhas. As células filhas são haplóides e possuem cromossomos simples. A carioteca e o nucléolo reaparecem e os cromossomos se descondensam. Novos núcleos (haplóides) Divisão citoplasmática (citocinese) Divisão Reducional ou Meiose I – (R!) a) Prófase I b) Metáfase I c) Anáfase I d) Telófase I Divisão Equacional ou Meiose II (E!) a) Prófase II b) Metáfase II c) Anáfase II d) Telófase II 2) Meiose Eventos exclusivos da meiose Pareamento de cromossomos homólogos Crossing-over Separação de cromossomos homólogos Núcleo Celular em divisão Finalidades da Meiose (R!) o Formação dos gametas em animais o Formação dos esporos nos vegetais o Compensa a fecundação devido a capacidade de reduzir para a metade o número de cromossomos Cromossomos Homólogos Célula (2n) Cromossomos homólogos duplos Separação dos homólogos (R!)Separação das Cromátides (E!) 2) Meiose x Mitose Separação das Cromátides(E!) 1) Alterações cromossômicas Finalidades da Meiose (R!) 46 cromossomos paternos (2n) 46 cromossomos maternos (2n) Espermatozóide (n) (23 cromossomos) Óvulo (n) (23 cromossomos) 46 cromossomos (23 de origem paterna e 23 de origem materna) Núcleo Celular em divisão
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