Introdução à Biologia Molecular

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Introdução à Biologia Celular
Biologia é a ciência que estuda a vida
Explorando a Vida
• O estudo da vida vai da escala microscópica das 
moléculas e células que constituem os organismos à 
escala global de todos os seres vivos do planeta.
Níveis de Organização Biológica
1. Biosfera
2. Ecossistemas
3. Comunidades
4. Populações
5. Organismos
6. Órgãos
7. Tecidos
8. Células
9. Organelas
10. Moléculas
Os ecossistemas
• A vida não existe em um vácuo. Cada organismo 
interage continuamente com o ambiente, que inclui 
outros organismos e fatores abióticos.
Produtores
(plantas e outros 
Organismos 
fotossintetizantes)
Consumidores
(Incluindo animais)
Calor
Calor
Ecossistema
Luz Solar
Dinâmica dos ecossistemas
• A dinâmica de um ecossistema inclui dois processos 
principais: 1) ciclo dos nutrientes (ex: mineirais
absorvidos pela raiz retornam ao solo pela 
decomposição da matéria orgânica pelos 
microrganismos); 2) fluxo de energia da luz solar 
para os produtores e consumidores. Produtores são 
as plantas e outros organismos (convertem a luz em 
energia química) e consumidores são organismos 
como os animais que alimentam-se dos produtores 
ou consumidores.
Células
• Considerando-se a hierarquia estrutural da vida, a 
célula é considerada como o nível organizacional 
mais baixo que é capaz de executar todas as 
atividades para a vida. 
Célula pulmonar em
divisão.
As células possuem informação que é 
herdável
• As células apresentam uma molécula chamada de 
DNA que é a substância dos genes (unidades da 
herança que transmitem as informações dos 
parentais à descendência).
DNA é o material genético dos seres vivos
• A estrutura molecular do DNA é formada por duas 
longas cadeias antiparalelas chamadas de dupla-
hélice. As cadeias são formadas por nucleotídios.
• Todas as células compartilham certas características. 
Por exemplo, cada célula é envolta por uma 
membrana que regula a passagem de materiais entre 
as células ou suas “vizinhanças”. Toda célula usa o 
DNA como informação genética.
• Duas formas de células podem ser distinguidas: as 
células procariotas e as células eucariotas.
Existem duas formas principais de células
• As células eucariotas são subdividas por um 
complexo sistema de membranas internas e resultam 
em vários subcompartimentos (organelas). 
Apresentam ainda organelas endosimbiontes
(mitocôndrias e cloroplastos) e um maior conteúdo 
de DNA do que as células procariotas.
• As células procariotas são muito mais simples e 
geralmente menores que as eucariotas. Em função 
da ausência de um sistema de endomembranas
desenvolvido, o DNA não está confinado em uma 
organela envolta por membrana. 
Reducionismo X Sistemas Biológicos
• O Reducionismo consiste na redução dos 
complexos sistemas biológicos à componentes 
mais simples para facilitar o estudo. Como 
exemplo, o estudo da estrutura molecular do DNA 
(extraído das células) permitiu o entendimento 
sobre as bases da herança. 
Sequenciamento automático do DNA
• Os sistemas biológicos são muito mais do que as 
somas das partes. A combinação de componentes 
pode formar uma organização muito mais complexa 
chamada de sistema. O futuro da biologia consiste 
principalmente no entendimento do comportamento 
do todo, de sistemas integrados.
Mapa de sistema de interações entre proteínas em uma célula. Este 
Diagrama mapeia cerca de 3.500 proteínas e suas interações em uma 
célula de um inseto. 
Célula
Núcleo
Citoplasma
Membrana externa
e Superfície Celular
Biólogos exploram a vida através da 
grande diversidade das espécies
• A diversidade é uma característica fundamental dos 
seres vivos. Até o momento já foram identificadas 
cerca de 1.800.000 espécies. Esta diversidade inclui 
cerca de 5.200 espécies conhecidas de procariotos, 
100.000 fungos, 290.000 plantas, 52.000 
vertebrados e 1.000.000 de insetos.
• Os pesquisadores identificam dezenas de milhares 
de novas espécies por ano e estima-se que o número 
de espécies varie de 10 a 200 milhões. 
Três domínios da vida
• Apesar de haver ainda muita discussão quanto à 
classificação dos seres vivos, podemos considerar 
três domínios: Bacteria, Archaea e Eucarya.
• Os domínios Archaea e Bacteria são procariotos. 
Todos os eucariotos estão agrupados em vários 
Reinos dentro do domínio Eukarya.
Três domínios da vida
Aplicações da Biologia Celular e 
Molecular
Animais transgênicos
VítorVítorVítorVítor
Plantas transgênicas
Biotecnologia: fusão de células vegetais 
gerando uma nova planta
Andi
Animais transgênicos
Dolly
Copycat
Citogenética: esclarecendo a origem de espécies vegetais
Mutantes de trigo com 
variação no número de 
cromossomos
T. aestivum
(n=21)
T. monococcum (n=7)Triticum dicoccum (n=14)
Planta 
sadia
Controle de doenças 
Planta 
infectada com 
vírus
Pesquisas na área humana
Células deriváveis das 
células tronco humanas 
pluripotentes (hPSCs) 
 
Doenças Alvo 
 
 
 
Células produtoras de Insulina Diabetes 
Células do sistema nervoso Mal de Parkinson, Mal de 
Alzheimer, Danos na coluna 
Células do músculo cardíaco Ataques do coração, Falhas na 
formação de artérias 
Células do fígado Hepatite, Cirrosis 
Células sanguíneas Câncer, Imunodeficiências 
Células ósseas Osteoporose 
Células cartilaginosas Artrite 
Células do sistema ocular Degenerações 
Células da pele Queimaduras 
Células do músculo esquelético Distrofia muscular