Material didático - Bilogia Celular

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DISCIPLINA
Biologia Celular
Prof. Dr. Hugo de Carvalho Pimentel
ORIGEM DA VIDA
A evolução biológica, foi iniciada há 4,5 bilhões de anos passados, quando os 
Espíritos Superiores, sob a orientação do Cristo de Deus, introduziram as 
sementes da vida no Planeta.
Durante o primeiro bilhão de anos houve um 
progressivo resfriamento da Terra, surgindo, 
então, as condições para o início da vida.
Formaram-se 
os primeiros 
lagos 
e mares, 
contendo 
moléculas 
que 
originariam, 
mais tarde, os 
seres vivos. 
Estas moléculas surgiram pelas reações entre os gases
presentes na atmosfera primitiva: metano (CH4),
Nitrogênio; amônia (NH3), hidrogênio (H2) e vapor d’ água
(H2O).
As grandes moléculas 
formadas foram levadas pelas 
chuvas até os lagos e charcos 
da águas mornas
Nesses locais, a atração química entre as
macromoléculas precursoras da vida levou à formação
de aglomerados moleculares microscópicos , estáveis,
capazes de autoduplicarem. Há 3,5 bilhões de anos
Iniciava o surgimento dos primeiros seres vivos,
ancestrais de todas as formas de vida na Terra.Marta/2000
Os primeiros seres vivos 
celulares do Planeta 
tinham organização 
biológica muito simples. 
Eram chamados de 
Procariontes: A única 
forma de vida existente 
até 1,5 bilhões anos. As 
bactérias são exemplos de 
procariontes.
Os seres Eucariontes, 
muito mais adiantados, 
originaram–se dos 
procariontes. São os 
fungos e os protozoários
A partir dos eucariontes
surgiram as células 
vegetais, animais e 
humanas.
Eubactérias
(procarioto)
Arqueobactérias
(procarioto)
Plantas, fungos, protozoários, animais
(eucariotos)
Os três grupos de organismos estão relacionados através de 
seqüências de seus RNA ribossômico.
Ancestral comum
Ancestral comum
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Procariontes e Eucariontes
Š Há cerca de 3,5 bilhões de anos, a formação de
moléculas capazes de servir de molde, com
capacidade enzimática para efetuar cópias fiéis
de si mesmas, possibilitou a origem dos
organismos.
Š O ácido ribonucléico (RNA) é uma delas
Procariontes e Eucariontes
Š O DNA possui uma estrutura mais estável, em
dupla fita, capaz de servir de molde para sua
duplicação, mas sem capacidade enzimática.
Š A função enzimática necessária para
duplicação, transcrição e reparo é exercida
por proteínas.
Procariontes
Nucleóide (DNA bacteriano)
Membrana externaMembrana interna 
Citosol
Ambiente Aquoso 
Eucariontes
De acordo com a estrutura celular, os seres vivos 
dividem-se em dois grandes grupos:
¾ PROCARIONTES
¾ EUCARIONTES
Proto = Primitivo
Cario = Núcleo
Ontos = Ser
Eu = Verdadeiro
Cario = Núcleo
Ontos = Ser
QUAIS AS DIFERENÇAS ENTRE:
•A fotossíntese e a 
respiração celular ocorre 
em membranas; 
•A fotossíntese ocorre nos 
cloroplastos;
•A respiração celular ocorre 
nas Mitocôndrias;
CÉLULA PROCARIÓTICA: CÉLULA EUCARIÓTICA:
•Sem membrana nuclear;
•Ausência de organelos 
com membranas;
•Núcleo com membrana 
nuclear e nucléolo;
•Grande variedade de 
organelos com membranas;
SÃO TODAS AS CÉLULAS CUJOS 
CONSTITUINTES DO NÚCLEO, SE ENCONTRAM 
SEPARADOS DO RESTO DA CÉLULA POR UMA 
MEMBRANA – MEMBRANA NUCLEAR
CÉLULA EUCARIÓTICA
Eucariontes - Diferenças
ƒ Célula animal
¾membrana plasmática 
¾organelas especificas: 
ƒ lisossomos
¾reserva energética: 
glicogênio
¾Junções comunicantes
Š Célula vegetal
¾membrana plasmática e 
parede celular
¾organelas especificas: 
*vacúolos grandes; 
*plastídeos(ex.:cloroplastos
membrana dupla
¾reserva energética: amido
¾plasmodesmos
Vírus
Š Vírus são parasitas intracelulares obrigatórios;
Š Só se reproduzem através de uma célula hospedeira;
Š Os vírus atacam tipos específicos de células.
Existem os vírus que atacam células animais,
vegetais e bactérias.
Š Os vírus mais conhecidos são aqueles que atacam 
as bactérias, chamados de bacteriófagos.
Š Fora de uma célula o vírus é inativo, por isso sendo 
considerado parasita intracelular obrigatório.
Vírus
Š Cada vírus é formado por duas partes:
- 1º Genoma viral (RNA ou DNA)
- contém a informação para a produção de outro 
vírus.
- 2º Cápsula protéica
- proteger o genoma viral
- reconhecer outras células
- facilitar a entrada em outras células
Composição Química da Célula
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Composição Química da Célula
Os principais componentes químicos da 
célula são: Carbono, Hidrogênio,
Oxigênio e Nitrogênio.
constituem quase 
99% do peso 
celular
Água = 70% do peso
da célula, logo a
maioria das reações
químicas da célula
ocorrem em ambiente
aquoso (hidrólise).
Composição Química da Célula
Inorgânicos
„ Água
„ Sais Minerais
Orgânicos
„ Proteínas
„ Lipídios
„ Carboidratos
„ Ácidos Nucléicos
Composição Química da Célula
Lipídios 2%
Carboidratos 2%
Sais Minerais 2%
Outros 1%
Composição Química da Célula
Coesão e adesão: atração entre as moléculas
de água e com outras substâncias polares.
Poder de dissolução: hidrofílica(polar):
dissolvem; hidrofóbica(apolar): não dissolvem.
Capilaridade: sobe por capilar devido a força
de adesão e coesão geradas pelas moléculas.
Veículo das substâncias que passam através
da membrana;
Substâncias inorgânicas Æ Água
Composição Química da Célula
Calor de vaporização: líquidoÆ vapor;
Solidificação: líquidoÆ sólido;
Regulação Térmica: suor;
Lubrificante;
Substâncias inorgânicas Æ Água
Composição Química da Célula
Cálcio (Ca) – coagulação sangüínea;
contração muscular; formação dos ossos e
dentes. A carência pode determinar o
raquitismo nas crianças e osteoporose nos
adultos. É encontrado nas verduras, soja,
leite e derivados.
Substâncias inorgânicas Æ Sais minerais
Mecanismos que controlem a concentração
de cálcio irão determinar a maior ou menor
quantidade de neurotransmissor liberado
Composição Química da Célula
Sódio (Na), Potássio (K), Cloro (Cl) - importante no
equilíbrio osmótico, agindo no funcionamento da
membrana e no IMPULSO NERVOSO. O Na regula a
pressão do sangue. O K + Na é a “bateria” de energia
da célula e atua na condução nervosa.
Substâncias inorgânicas Æ Sais minerais
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + ++ + + + + + + + + + + + + + +
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 
- - - - - - -
+ + + + +
- - - - - - -
+ + + + +
- - - - - - -
+ + + + +
PROPAGAÇÃO DO IMPULSO NERVOSO
Composição Química da Célula
Ferro (Fe) – Compõe a hemoglobina dos
glóbulos vermelhos. É encontrado nos feijão,
espinafre, ostras, castanhas e carnes em
geral.
Zinco (Zn) – participa da fabricação de
insulina e de certas enzimas, estimula o
crescimento e a cicatrização da pele.
Encontramos nas carnes, frutos do mar,
peixes, leite e ovos.
Substâncias inorgânicas Æ Sais minerais
Composição Química da Célula
São as mais abundantes moléculas orgânicas na
natureza e são primariamente moléculas que
reservam energias na maioria dos organismos
vivos.
Substâncias Orgânicas Æ Carboidratos 
(glicídios ou açúcares)
• São compostos por carbono, hidrogênio e oxigênio.
• Representam a principal fonte de energia para a
célula.
• Abrangem um dos maiores grupos de compostos
orgânicos encontrados na natureza.
Composição Química da Célula
• Junto com as proteínas formam os principais
constituintes dos organismos vivos.
Substâncias Orgânicas Æ Carboidratos 
(glicídios ou açúcares)
Os glicídios são classificados em 3 grupos:
MONOSSACARÍDEOS DISSACARÍDEOS ou 
OLIGOSSACARÍDEOS
POLISSACARÍDEOS
Ex: ribose e 
desoxirribose; 
glicose (C6H12O6)„ Maltose = encontrada
nos cereais.
„ Lactose = encontrada no
leite.
„ Sacarose = encontrada na
cana e na beterraba.
Ex: Glicogênio 
e amido
Composição Química da Célula
„ São substâncias fisicamente caracterizadas pela
insolubilidade em água e são os constituintes
celulares importantes que entram na
constituição de várias estruturas
citoplasmática, podendo também ser
encontradas livre na célula.
„ OBS: atua como material de reserva de energia.
Lipídios
Composição Química da Célula
9São ésteres derivados de ácidos graxos
superiores com álcoois superiores.
Cerídeos
Glicerídeos
…Glicerídeos (Triglicérideos) - são moléculas
resultantes da união, do álcool glicerol com ácidos
graxos.
… Abrangem os óleos e as gorduras. Lipídios simples
= ácido graxo + álcool.
Formação de Triglicerídeos:
Ác. Graxo + Glicerina Æ Triglicerídio + água
Composição Química da Célula
9São macromoléculas resultantes da ligação de
moléculas de aminoácidosÆ ligação peptídica.
Juntamente com os glicídios e lipídios, as proteínas
constituem a alimentação básica dos animais,
um dos seus papéis fundamental está relacionado à
construção da matéria viva, ou seja, função
estrutural.
Proteínas
Composição Química da Célula
„ As proteínas podem ser classificadas em simples (São
aquelas formadas exclusivamente por aa)
(anticorpos)
„ Conjugada: São formadas por cadeias de aa
unidas a grupo não protéico (hemoglobina,
lipoproteínas, glicoproteínas).
„ As proteínas podem apresentar uma estrutura primária
(seqüência linear de a.a.), secundária ( forma de
hélice), terciária (estrutura em hélice dobra sobre si
mesma) e quaternária (associação de várias cadeias
polipeptídicas).
Proteínas
Composição Química da Célula
GRAU DE ESTRUTURAÇÃO DAS PROTEÍNAS
Ligações
peptídicas
Pontes de Hidrogênio
Interações de Van der Waals
Interações Eletrostáticas
Interações Hidrofóbicas
Uniões Covalentes de Dissulfeto
Pontes de Hidrogênio
Interações de Van der Waals
Interações Eletrostáticas
Interações Hidrofóbicas
Estrutura 
primária
Estrutura 
secundária
Estrutura 
terciária
Estrutura 
quaternária
Composição Química da Célula
Proteínas - enzimas
„ São catalisadores biológicos, de natureza protéica, que
aceleram as reações químicas dos seres vivos, pela
diminuição da energia de ativação.
„ As enzimas são específicas, podem ser reutilizadas,
atuando, assim, nos dois sentidos das reações químicas.
„ Sua ação é influenciada pela concentração do substrato,
pela influência do pH e pela variação da temperatura.
Membrana Celular 
e Transporte de 
Membrana
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MEMBRANA CELULAR
„ Essenciais para a vida da célula. 
… Envolve a célula, 
… Define seus limites, 
… Mantêm as diferenças essenciais entre o 
citosol (citoplasma) e o meio extracelular. 
… É o principal responsável pelo controle da 
saída e entrada de substâncias na célula 
(seletividade de membrana) 
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ESTRUTURA DA MEMBRANA CELULAR
… É um “filme” muito fino de lipídeos e de proteínas
mantidas juntas principalmente por interações
não covalentes
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ESTRUTURA DA MEMBRANA CELULAR
„ É composta basicamente por uma dupla
camada de lipídicas fluidas e contínuas
onde estão inseridas moléculas protéicas
e receptores específicos
„ modelo mosaico fluido.
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ESTRUTURA DA MEMBRANA CELULAR
„ Essa bicamada lipídica atua como uma
barreira relativamente impermeável à
passagem da maioria das molécula
hidrossolúveis.
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COMPOSIÇÃO DA MEMBRANA CELULAR
„ Moléculas lipídicas - 50% da massa da
maioria das membranas de células
animais,
„ Restante - proteínas.
„ As moléculas lipídicas são anfipáticas, pois
possuem uma extremidade hidrofílica ou
polar (solúvel em meio aquoso) e uma
extremidade hidrofóbica ou não-polar
(insolúvel em água).
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LIPÍDIOS
„ Os três principais grupos de lipídios da
membrana são os fosfolipídeos, o
colesterol e os glicolipídeos.
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FOSFOLIPÍDIOS
Possuem uma cabeça 
polar e duas caudas de 
hidrocarboneto 
hidrofóbicas (característica 
que confere a dupla 
camada lipídica). 
As caudas são 
normalmente ácidos 
graxos com diferenças no 
comprimento, o que influi 
na fluidez da membrana.
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FLUIDEZ DA MEMBRANA
„ A membrana plasmática não é uma estrutura
estática, os lipídios movem-se proporcionando
uma fluidez à membrana.
„ A fluidez da bi-camada lipídica da membrana
possui papel crucial na transdução de sinal para
uma grande variedade de moléculas
biologicamente ativas as quais ativam funções
celulares como a diferenciação e a proliferação
celular
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FLUIDEZ DA MEMBRANA
„ Depende também 
da temperatura e 
da quantidade de 
colesterol, pois 
quanto maior a 
temperatura e 
maior quantidade 
de colesterol 
menos fluida será a 
membrana.
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PROTEÍNAS DE MEMBRANA
„ A) INTEGRAIS, INTRÍNSECAS ou
TRANSMEMBRANAS: encaixadas através da
bicamada lipidica, sobressaem nas duas
superfícies da bicapa lipídica. São estruturais,
enzimas, receptores e transportadores.
„ B) EXTRÍNSECAS OU PERIFÉRICAS: ficam na
superfície da bicamada lipídica, atraídas pela
porção polar dos fosfolipídios ou ligadas às
proteínas integrais. Tem atividade enzimática.
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PROTEÍNAS DE MEMBRANA
„ INTEGRAIS: são polares na parte que sobressai
na camada lipídica e a que toca nos fosfatos. A
porção em contato com os ácidos graxos é
apolar, mas apenas a superfície. O interior das
proteínas transmembrana é polar: canal
hidrofílico.
„ PERIFÉRICAS: são completamente polares.
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Funções das Proteínas na Membrana
Nas membranas as proteínas podem realizar diversas funções, como:
• transportadores de substâncias que não conseguiriam atravessar a 
bicamada
• estruturas de ligação entre a célula e o meio extracelular (matriz), ou 
ainda entre a célula e estruturas do citoplasma (citoesqueleto)
• receptores de substâncias do meio extracelular, desencadeando uma 
resposta intracelular (sinalização intracelular)
• enzimas para diferentes reações químicas
• antígenos que identificam que uma célula pertence a determinado 
organismo
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GLICOCÁLICE
„ As proteínas de membrana estão
geralmente associadas a carboidratos, que
podem ser:
… Glicoproteínas (cadeias de oligossacarídeos
ligados às proteínas e a lipídeos )
… Glicolipídeos (cadeias de oligossacarídeos
ligados à lipídios)
… Cadeias de polissacarídeos de moléculas de
proteoglicanos.
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GLICOCÁLICE
„ O glicocálice é uma zona onde se encontra 
vários desses carboidratos na superfície da 
membrana. 
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Funções do Glicocálice
„ Acredita-se que, além de ser uma proteção contra
agressões físicas e químicas do ambiente
externo, ele funcione como uma malha de
retenção de nutrientes e enzimas, mantendo um
microambiente adequado ao redor de cada célula.
Confere às células a capacidade de se
reconhecerem, uma vez que células diferentes
têm glicocálice formado por glicídios diferentes e
células iguais têm glicocálice formado por glicídios
iguais.
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TRANSPORTES 
ATRAVÉS DA 
MEMBRANA 
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Existem dois tipos de transporte de solutos através
da membrana celular:
„ Transportes através da Membrana (nos quais os
solutos atravessam a membrana através da
bicamada ou de um transportador protéico)
„ Transporte em Quantidade ou em Massa (nos quais
a membrana da célula se deforma para a passagem
de partículas que não conseguiriam atravessar a
membrana)
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ƒ Características dos transportes através da bicamada
9 Para que uma substância possa atravessar a bicamada de
lipídeos deve necessariamente ser apolar;
9 Nesse caso a substância será transportada à favor do
gradiente o que implica dizer que será domeio de maior
concentração para o de menor concentração.
9 Os transportes através da bicamada são portanto transportes
passivos.
O único tipo de transporte através da bicamada
é a DIFUSÃO SIMPLES.
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„ DIFUSÃO SIMPLES - Consiste no transporte de
substâncias permeáveis à membrana. Estas, em
solução, podem fluir de dentro para fora da célula
ou vice-versa, de forma espontânea. Este processo
ocorre de uma região com maior concentração de
partículas para uma com concentrações menores.
Trocas gasosas entre o sangue e tecidos é um
exemplo deste tipo de transporte.
Transporte Passivo: Não há gasto de Energia
De modo geral, os compostos hidrofóbicos, solúveis nos
lipídios, como os ácidos graxos, hormônios esteróides e
anestésicos, atravessam facilmente a membrana
plasmática.
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„ As substâncias hidrófilas, insolúveis nos
lipídios, penetram nas células com mais
dificuldade, dependendo do tamanho da
molécula e, também, de suas características
químicas.
„ A configuração molecular poderá permitir que
a substância seja transportada por intermédio
de um dos mecanismos especiais
desenvolvidos durante a evolução, como a
difusão facilidada e o transporte ativo.
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Difusão Facilitada
Algumas substâncias, como a glicose, galactose e
alguns aminoácidos têm tamanho superior a 8
Angstrons, o que impede a sua passagem através dos
poros. São, ainda, substâncias não solúveis em
lipídios, o que também impede a sua difusão pela
matriz lipídica da membrana. No entanto, estas
substâncias passam através da matriz, por transporte
passivo, contando, para isto, com o trabalho de
proteínas carreadoras (proteínas transportadoras).
No caso da glicose, a velocidade de sua difusão
é aumentada com a presença de maior
quantidade de insulina, hormônio secretado pelo
pâncreas.
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DIFUSÃO FACILITADA
„ Há o auxílio de carreadores ou canais
específicos que são proteínas intrínsecas
da membrana plasmática.
… Permeases.
„ Possuem sítios de ligação específicos para
os tipos de substrato e atuam a fim de
permitir que substâncias transitem pela
região de bicamada lipídica.
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DIFUSÃO FACILITADA
„ A proteína transportadora é específica para
uma determinada substância.
„ Apenas moléculas estruturalmente
semelhantes podem competir pelo
transporte, como no caso da glicose e
galactose.
„ Este transporte também pode ser inibido por
inibidores químicos.
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DIFUSÃO FACILITADA
„ A movimentação ocorre das regiões mais
concentradas para as menos concentradas
e a velocidade é controlada, principalmente,
pela quantidade de permeases disponíveis.
„ Sais minerais e determinados aminoácidos
são transportados desta forma.
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Difusão Facilitada: permeases.
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Transporte ativo
„ Há o gasto de energia (na forma de ATP) e
ocorre contra um gradiente de
concentração, isto é, as substâncias serão
deslocadas de onde estão pouco
concentradas para onde sua concentração
já é alta.
„ É realizado pelas enzimas ATPases, como
a importante bomba-de-sódio, que tem a
função de manter o potencial eletroquímico
das células.
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Transporte ativo
„ Os íons de Na+ e K+ são importantes
para o funcionamento celular e ocorrem
em concentrações específicas dentro e
fora das células.
„ O íon Na+ se apresenta em maior
concentração no meio extracelular,
„ O íon K+ se encontra mais concentrado
no meio intracelular.
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Transporte ativo
„ Logo o movimento natural desses íons é :
… o íon Na+ entra na célula por difusão facilitada e
o K+ sai da célula pelo mesmo processo.
… Com isso a tendência é haver um equilíbrio
entre as concentrações interna e externa
desses dois íons (o que não seria bom para o
metabolismo celular),
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Transporte ativo
… Logo a célula gasta energia, na forma de
ATP, para fazer o transporte oposto
desses íons:
…Colocar o Na+ para fora e colocar o K+ 
para dentro. 
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+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + ++ + + + + + + + + + + + + + +
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 
- - - - - - -
+ + + + +
- - - - - - -
+ + + + +
- - - - - - -
+ + + + +
PROPAGAÇÃO DO IMPULSO NERVOSO
Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+
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TRANSPORTE EM QUANTIDADE
„ Fagocitose: englobamento de partículas
sólidas através da emissão de
pseudópodes. Ex.: nutrição da ameba e
protozoários, linfócitos.
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FAGOCITOSE
A esquerda verifica-se a fagocitose de duas bactérias por um 
leucócito. A direita fagocitose de dois leucócitos velhos por um 
macrófago. Repare que pseudópodos são lâminas de citoplasma que 
são “vestidas” sobre as células fagocitadas.
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Microorganismo 
sendo fagocitado
por uma ameba
Nesse exemplo de FAGOCITOSE uma ameba emite 
prolongamentos de membrana (pseudópodos ou 
evaginações) para capturar um microorganismo
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• Pinocitose: englobamento de partículas
líquidas por meio de invaginações da
membrana.
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Nesse exemplo de
PINOCITOSE a
membrana de uma
célula se dobra
para dentro
(invaginação) para
que uma partícula
seja levada para o
interior do
citoplasma.