Introdução à Biologia Celular

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Introdução à Biologia Celular
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O que é uma célula?
Todos os seres vivos são constituídos de células.
Os mais simples: unicelulares
Os mais complexos: têm “comunidades de células”
E os vírus?
Pequenas unidades envolvidas por membranas e 
preenchidas por uma solução aquosa contendo agentes 
químicos, dotadas da capacidade de criar cópias de si 
mesma pelo crescimento e divisão.
Óvulo humano (~200μm) e espermatozóides: a partir dessa 
união serão originados os 10 trilhões de células do corpo 
humano.
Como as células podem ser vistas?
Normalmente são pequenas, microscópicas.
Século XVII, Robert Hooke vê as células pela 1a vez.
Células de cortiça 
observadas por Hooke
Microscópio de 
Hooke, 1665.
Observações de Leeuwenhoek
Com uma lupa, Leeuwenhoek, contemporâneo de 
Hooke, descobriu um mundo de organismos 
microscópicos, chegando a observar os organismos 
unicelulares (protozoários), os espermatozóides e 
inclusive algumas bactérias. 
Tamanhos relativos das células e seus 
componentes
Microscópio luminoso
Microscópio eletrônico
0,2nm
200nm
Grãos de pólen por Microscopia 
eletrônica
A biologia celular
• O microscópio óptico tornou-se popular somente no 
século XIX.
Duas publicações marcam o início da Biologia Celular:
• Matthias Schleiden (1838, Botânico)
• Theodor Schwann (1839, Zoólogo)
Mostram, juntamente com outros microscopistas, que as 
células eram as unidades fundamentais dos tecidos 
vivos.
Todas as células são procarióticas ou eucarióticas
Cél. procariótica (E. coli) Cél. eucariótica (plasmócito)
nucleóide
nucleóideMembrana 
interna 
(plasmática)
Membrana 
externa
Membrana externa
Membrana interna
Parede celular
periplasma
Núcleo
Complexo de Golgi
Lisossomo
Mitocôndria
Retículo endoplasmático
Complexo de Golgi
Membrana 
plasmática
Membrana nuclear
Mitocôndria
peroxissomo
Lisossomo
Vesícula 
secretora
Retículo 
endoplasmático 
rugoso
Os procariotos podem ser divididos em dois 
tipos distintos
Plantas
Fungos
Animais
Ciliados
Termotoga
Bactéria verde 
sulfurosa
Eucariotos
ArquebactériasEubactérias
Fungo aquático Diplomonadas
Progenitor comum presumido para 
todos os organismos existentes na 
atualidade
Progenitor comum presumido para 
aquebactérias e eucariotos
A célula eucariótica
• O núcleo:
Normalmente é a organela mais 
proeminente;
Incluso em duas membranas 
concêntricas (envelope nuclear)
Contém moléculas de DNA 
(cromossomos)
Mitocôndrias
• Tamanho de 1 a muitos μm, em 
forma de “salsicha” vermiforme.
• Envolvida por duas membranas, 
com a interna projetando 
invaginações p/ interior (cristas).
• Contém DNA próprio e se 
reproduz por simples divisão;
• Gera energia química (ATP) pela 
oxidação de moléculas presentes 
nos alimentos = respiração celular
membrana interna
Espaço 
intermembranas
Grânulos Matriz 
da matriz
membrana 
externacrista
Mitocôndria: origem
Primeiras células 
eucarióticas
Células ancestral 
eucariótica
núcleo
Membranas 
internas
bactéria
Cloroplastos
• Encontrados apenas em 
células de plantas e algas;
• Estrutura mais complexa que 
das mitocôndrias: além das 
duas membranas 
circundantes, há inúmeras 
membranas internas contendo 
clorofila;
• Realizam a fotossíntese;
• Possuem seu próprio DNA e 
reproduzem-se por simples 
divisão.
Cloroplasto: origem
Célula eucariótica 
primitiva
Bactéria 
fotossintética
cloroplastos
Célula eucariótica 
primitiva capaz de 
realizar fotossíntese
Outras organelas delimitadas por membranas 
Proteína secretada
vesícula secretora
Vesículas de Golgi
Retículo 
endoplasmático 
rugoso
• Retículo endoplasmático (RE): 
local onde os componentes de 
membrana e material destinado 
à exportação são “montados”
• Aparelho de Golgi recebe e 
modifica moléculas provenientes 
do RE e as redireciona;
• Lisossomos: organelas 
irregulares envolvidas na 
digestão intracelular (nutrição, 
reciclagem, excreção)
• Peroxissomas: vesículas que 
fornecem o ambiente de 
contenção p/ o Peróxido de 
Hidrogênio
O Citosol
• Contém grandes e pequenas 
moléculas tão comprimidas 
que se comporta mais como 
um gel aquoso;
• É o local de muitas reações 
químicas fundamentais;
• Contém ribossomos: 
pequenas partículas 
responsáveis pela síntese de 
proteínas;
• Contém filamentos longos e 
delgados de proteínas 
(citoesqueleto)
Citoesqueleto: responsável pelos 
movimentos celulares
• AF = filamentos de actina, 
presentes em todas as céls. 
eucarióticas, abundantes 
nas fibras musculares;
• MT= microtúbulos, 
filamentos mais espessos. 
Participam na divisão 
celular;
• IF = filamentos 
intermediários, que 
reforçam a mecânica da 
célula.
filamentos intermediários microtúbulos
microfilamentos
Três vistas de um fibroblasto
Estágios finais da mitose: microtúbulos corados em vermelho (através 
de anticorpos específicos para a tubulina) e DNA em preto (EtBr).
As células recebem e emitem informações
Uma célula viva monitora 
continuamente sua vizinhança
Ajusta atividades e composição 
quando necessário
Comunicação através de sinais 
(moléculas químicas simples, 
gases, proteínas, luz e 
movimentos mecânicos)
Receptores de 
superfície Sinal ligado
Enzima inativa Enzima ativa
Receptor
citosólico
Complexo 
hormônio-receptor
núcleo
Aumento na 
transcrição de genes 
específicos
As células variam muito em 
estrutura e função...
As bactérias são as menores células e as 
mais simples
Escherichia coli como modelo
• Bactéria gram negativa que é
comumente presente nos 
intestinos de homens e animais. 
• Facilidade de cultivo;
• Informação genética contida numa 
única molécula de DNA, 
codificando cerca de 4000 
proteínas;
• A maioria dos nossos 
conhecimentos sobre 
mecanismos fundamentais da 
vida vieram de estudos com E. 
coli: replicação do DNA, 
decodificação das informações 
genéticas, etc.
Giardia possivelmente representa um estágio 
intermediário na evolução das células eucarióticas
Apesar de possuir núcleo 
(2) e citoesqueleto, a 
análise de seu DNA 
revela uma relação mais 
próxima com bactérias 
que eucariotos, além de 
não ter muitas organelas 
(mt, p.e.)
A levedura é uma boa alternativa para se estudar 
células eucarióticas
Microscopia eletrônica de 
Saccharomyces cerevisiae
Organização celular eucariota, 
mas unicelular!
Estudos sobre:
• o controle do ciclo e divisão 
celular; 
• regulação gênica; 
• estrutura dos cromossomos;
• envelhecimento;
• Funcionamento do 
citoesqueleto, etc.
Outros organismos modelo
Arabidopsis thaliana
Estudos sobre:
• Desenvolvimento de 
padrões de tecidos;
• Genética da biologia 
celular;
• Aplicações agronômicas;
• Fisiologia vegetal;
• Regulação gênica; etc.
• Desenvolvimento dos 
tecidos de organismos 
vertebrados;
• Formação e funcionamento 
do cérebro e do sistema 
nervoso;
• Defeitos congênitos;
• Câncer
Paulistinha (“zebrafish”)
Caenorhabditis elegans Drosophila melanogaster
Mus muscullus - Camundongo Swiss