Revião Biologia Celular P1

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Revisão Biologia Celular - P1
Métodos de estudos da célula
1º passo: técnicas de preparação do material biológico;
2º passo: observação – poder de resolução do microscópio.
Preparação: preservar as células (fixadas e coradas) para melhor visualização de seus componentes. Manter a estrutura microscópica e composição química que possui as células quando viva. Fases da preparação:
Fixação: evitar autólise, impedir a proliferação de microorganismos, endurecer a célula para etapas seguintes, maior afinidade das estruturas celulares aos corantes. Agente físicos: calor (bactérias e leveduras) e agentes químicos: fixadores (formol, glutaraldeído, etc).
Inclusão (desidratação e infiltração): proteção para facilitar o corte (microtomia), consiste na inclusão de substância (parafinas e resinas – epoxi - = não miscíveis em água) que solidificam retendo no seu interio o material biológico. 
Corte: deve ser de uma espessura que a luz consiga atravessar a imagem.
Coloração: organelas: incolores, exceto cloroplastos, corantes: visualização dos componetes celulares. Tipos de corantes: ácidos e básicos.
Montagem: colocação do material biológico que foi fixado, desidratado, incluído, cortado e corado entre a lâmina e a lamínula. Usa-se substâncias que solidificam em contato com o ar e não alteram a coloração. Meios de montagem: bálsamo do Canadá ou Entellan.
Microscopia permitiu observações fora do alcance do olho humano. Século XVI, criação da lupa por Galileu, aperfeiçoamento do sistema de lentes, aperfeiçoamento do microscópio, Robert Hooke foi o 1º a fazer uma observação em microscópio (cortiça). Possui a capacidade de observar células.
Parte Mecânica:
Pé ou Base: suporta o microscópio = estabilidade;
Braço ou Coluna: peça fixa à base que sustenta as outras partes do microscópio;
Tubo ou Canhão: cilindro que suporta os sistemas de lentes, entre a ocular e o revólver com objetivas;
Platina: peça paralela à base, onde se coloca a preparação a observar, no centro um orifício de passagem dos raios luminosos concentrados pelo condensador;
Parafuso Macrométrico: engrenagem que suporte o tubo e permite a sua deslocação até a platina = focagem;
Parafuso Micrométrico: imprime ao tubo ou à platina movimentos de amplitude muita reduzida, completando a focagem explorando a profundidade de campo do MOC;
Revóver: disco adaptado à zona inferior do tubo, que suporte duas a quatro objetivas de diferentes ampliações: por rotação.
Parte Óptica:
Sistema de oculares e Sistema de objetivas: conjunto de lentes que permitem a ampliação do objeto. AT = ampliação da objetiva X ampliação da ocular;
Fonte luminosa: destinam-se à iluminação da preparação para a sua visualização, podendo ser artificial ou natural;
Condensador: distribui a luz refletida pelo espelho no campo visual do microscópio;
Diafragma: regula a intensidade luminosa no campo visual do microscópio.
Por que o microscópio eletrônico é melhor que o microscópio objetivo?
Porque o comprimento de onda dos elétrons é muito menor do que o comprimento de onda da luz. O limite de resolução é reduzido até 0,002µm. Permite visualizações de estruturas celulares.
Centrifugação: permite a separção das diferentes organelas da célula.
Cultura de células: técnica de cultivo de células individuais obtidas de um tecido. Objetivos fundamentais: estudos básicos com: biologia celular e molecular, bioquímica, fisiologia vegetal, genética e fitopatologia.
Manutenção das células vivas em condições adequadas: meio istotônico (por pequeno período de tempo) e meio nutritivo (obtenção de diversas gerações - mitose). O meio nutritivo tem uma composição específica: água, açúcares, aminoácidos, elementos minerais, vitaminas e reguladores de crescimento. O meio nutritivo pode ser líquido (células em suspensão ou suporte) ou semi-sólido. Armazenamento as culturas em frascos de vidro são chamados de in vitro. Condições do ambiente adequadas dependem do pH, temperatura, luz, umidade e assepsia.
Citoquímica estuda identificação e a localização celular das substâncias que compõem a célula.
Estrutura, função, evolução e composição química da célula
Átomo → Molécula → Orgânulos → Célula → Tecido → Órgão → Sistema → Organismo → População → Comunidade → Ecossistema.
Células: unidade estrutural, funcional e reprodutiva de todos os organismos vivos. Compartimentos envoltos por membranas, preenchidos com solução aquosa concentrada de substâncias químicas.
Formas mais simples de vida são unicelulares se propagam por cissiparidade. Formas mais complexas de vida possuem grupos de células que desempenham tarefas especializadas e ligadas por sistem de comunicação. As células podem ser Procariotos (mais simples, sem núcleo organizado – bactérias e cianofíce) e Eucariotos ( mais complexo, com núcleo organizado e várias outras organelas a mais – protistas, fungos, plantas e animais).
Procariotos são mais simples, não possuem núcleo organizado, bactérias e cianofíceas, são menores que os eucariotos, podem ser aeróbicos ou anaeróbicos, possui poucas ou nenhuma organela, DNA circular no citoplasma, RNA e proteína sintetizados no mesmo compartimento, ausência de citoesqueleto (fluxo citoplasmático, ausência de endocitose e exocitose), cromossomos se separa atracado à membrana na divisão celular e a maioria é unicelular.
Eucariotos possuem um núcleo organizado, maioria multicelular, com diferenciação de muitos tipos celulares, são aeróbicos, possuem muitas organelas (núcleo, mitôndrias, cloroplastos, retículo endoplasmático, complexo de golgi, lisossomo, etc), longas moléculas de DNA com muitas regiões não codificantes (protegidos por uma membrana nuclear), RNA sintetizada e processado no núcleo e proteínas sintetizadas no citoplasma, citoesqueleto composto por flamentos de proteínas, fluxo citoplasmático, presença de endocitose e exocitose e cromossomos se separam pela ação do fuso do citoesqueleto.
Células vegetais: presença de parede celular (rigidez celulose, pectina), cloroplastos, cromoplastos, leucoplastos, vacúolos citoplasmáticos, presença de amido (ao invés de glicogênio) as células vegetais assim como as células animais possuem mitocôndrias.
Célula animal:
Origem da vida: terra primitiva era inóspita. Atmosfera redutora, abundância de CO2, CH4, NH3, H2S, H2 e vapor de água. Havia erupções vulcânicas e ausência de O2, não tinha camada de ozônio e tinha descargas elétricas e de ultra violetas.
Experimentos de Stanley L. Miller (1953) – a mistura de gases deu origem ao um oceâno de água quente, as descargas elétricas ou as radiações ultra violetas ocasionaram as primeiras moléculas orgânicas (aminoácidos, açúcares, bases nitrogenadas). As moléculas orgânicas simples (aminoácidos e bases nitrogenadas) formam as moléculas orgânicas complexas (nucleotídeos – RNA e DNA – e aminoácidos – proteínas).
Com o surgimentode proteínas codificadas de RNA teve a necessidade da contenção de moléculas, então houve a formação da membrana celular, definindo a célula.
A produção de energia pelos primeiros organismos, não dependia de O2, pois não havia O2 na Terra, eram organismos de respiração anaeróbicas. Com a competição por moléculas, surgiram procariotos capazes de utilizar de C e N na forma de CO2 (fotossíntese) e N2 (fixação do biológica do N) para a síntese de moléculas.
Com a fotossíntese, ocorreram as primeiras liberações de O2 na Terra. Em seguida, surgiram os primeiros organismos com respiração aeróbica.
A mitocôndria devido sua similaridade com bactérias parece ter sido de bactérias engolfada. O cloroplasto parece ter surgido da mesma forma que a mitocôndria. E finalmente surgiram os organismos eucariotos fotossintéticos (vegetais). (Teoria da Endossimbiose).
Dos procariotos surgiram os eucariotos, com um sistema de membranas internas. Da células simples surgiram organismos multicelulares.
Composição química das células: célula é o sistema altamente regulado de replicação e manutenção de macromoléculas. A composição moleculardas células apresentam muitas características em comum, se comparada entre si, animais e vegetais, diferentes espécies e gêneros; são constituídas principalmente de compostos orgânicos, ou seja, que contém C. 90% dos elementos químicos da célula são C, N, O e H.
As moléculas que participam da estrutura e do funcionamento da matéria viva são chamadas de biomoléculas (água, proteínas, carboidrato, ácidos nucléicos e lipídeos). As biomoléculas de alto PM são denominadas de macromoléculas (carboidratos, proteínas, ácidos nucléicos e lipídios).
A principal biomolécula, é a água, responsável por 70% do peso total da célula, 27% do peso seco da célula vem das macromoléculas e o resto são de sais inorgânicos e micromoléculas.
Envoltórios Celulares
Parede Celular Bacteriana tem como funções: manter as formas características das células, proteção contra alterações de pressão osmótica e fornecer uma plataforma rígida para ligação dos apêndices superficiais. 
É composta por macromoléculas chamadas peptidoglicanos, que consiste em: um esqueleto polissacarídeo e cadeias peptídicas laterais.
As bactérias podem ser classificadas em 2 tipos dependendo da sua parede celular diferenciadas pela coloração do gram:
Gram-Positiva: camada de peptidoglicano grossa, tem a presença de ácidos teóicos, não possui membrana externa, e baixa presença de lipopolissacarideos e conteúdo lipidico e de lipoproteínas, produzem exotoxinas primárias.
Gram-Negativa: uma fina camada de peptidoglicano, não possui ácidos teóicos, possuem membrana externa, alta presença de lipopolissacarideos e conteúdo lipídico e de lipoproteínas, produzem endotoxinas primárias.
Parede Celular Vegetal é a estrutura exterior à membrana citoplasmática que confere em parte à célula a sua forma e funcionalidade e, aos tecidos, confere-lhes uma estrutura que permite às plantas atingir estatura e resitências diversas.
As funções da parede celular são: permeabilidade a água e outras substâncias, previne a ruptura da membrana plasmática pela entrada da água na célula, contém enzimas de várias processos metabólicos, atua na defesa contra bactérias e fungos e confere rigidez à célula.
É constituída por 90% de polissacarídeos (principalmente celulose) e cerca de 10% de proteínas.
Existe a parede primária e a parede secundária:
Parede Primária: forma-se quando ocorre a divisão e aumento de área durante a expansão celular. É a camada mais externa da parede celular e é depositada durante o crescimento da célula. A lamela média forma a interface entre as paredes celulares primárias de células vizinhas.
Parede Secundária: camada mais interna. A parede secundária é depositada, em alguns tipos de célula, sob a parede primária após ter cessado o alongamento celular. Se caracteriza pela presença de lignina que confere rigidez, impedindo assim o crescimento celular.
Plasmodemas são as conexões celulares, interligando células vizinhas. Através destas pontes citoplasmáticas dá-se a livre passagem de líquido, metabólitos e macromoléculas ente as células vizinhas.
Glicocálice ocorre exernamente à membrana plasmática da maioria das células animais e de muitos protistas. É formado por uma camada frouxa de espessura variável constantemente renovada com porções glicídicas de glicoproteínas, glicolípidios e proteoglicanos que consistem em um eixo central protéico com glicosaminoglicanos covalentes ligados, como cerdas de uma escova, secretados pela célula, sendo uma extensão da própria membrana.
Funções: constitui uma barreira contra agentes físicos e químicos do meio externo, reconhecimento celular, capacidade antigênica e enzimática, inibição por contato, adesão entre células, microambiente celular particular e filtração.
Membrana Plasmática
Filme gorduroso ultrafino (não visível ao MO), camada bilipídica, barreira de separação entre o meio intracelular e o meio extracelular, as membranas das organelas possuem propriedades similares.
Suas funções são: delimitar todas as células vivas, tanto as procariontes como as eucariontes; estabelece a fronteira entre o meio intra-celular e o meio extracelular; mantêm as diferenças essenciais entre o citossol e o meio extracelular; principal responsável pelo controle da saída e entrada de substância da célula, ligação célula-célula e suporte de sistema enzimáticos.
É composta de lipídeos e proteínas, os lipídeos formam uma bicamada lipídica, que serve como estrutura e controle de permeabilidade (fosfolipídeos, glicolipídeos e colesterol); as proteínas formam um mosaico e podem ser transportadores, canais, bomba, enzimas, receptores, etc. Os lipídeos são moléculas anfipáticas, isto é, possuem uma parte hidrofílica (polar e solúvel em água), que é a cabeça, e uma parte hidrofóbica (apolar e insolúvel em água), que é a cauda.
As proteínas da membrana são responsáveis pelas principais funções da membrana, compõem até 50% da massa da membrana de algumas células, restante são lipídeos e carboidratos. São responsáveis por transporte, ancoramento, recepção, enzimas e estruturais. Quanto a localização podem ser classificadas em intrínsecas, integrais ou transmembranas (penetram na bicamada lipídica, interagindo fortemente com lipídeos, responsáveis pela transferência de compostos para ambos os lados da membrana) e extrínsecas ou periféricas (quando se associam fracamente à superfície da membrana.
Solutos para atravessar a membrana, podem fazê-lo através da camada lipídica ou através de proteínas (carreador – leva soluto de um lado para outro da membrana por mudança de conformação, moléculas orgânicas pequenas ou íons, podem ser chamadas de transportadoras também - ou canal iônico – poros hidrofílicos).
Por que é necessário transportador ou canal iônico?
As membranas são essencialmente apolares, apresentam forte restrições a solutos polares.
A permeabilidade depende do tipo de soluto (polaridade, peso molecular); temperatura; energia metabólica (ATP – necessária para manutenção da estrututa e permeabilidade); íons orgânicos (O, H, C – interagem com os componentes da membrana afetando sua permeabilidade).
Sitema de transporte na membrana pode ser passivo ou ativo:
Transporte passivo: transporte que se faz a favor do gradiente de concentrão, sem gasto direto de energia:
Difusão: através da bicamada lipídica, ou dos canais iônicos, ou atravès de poros formados por proteínas transmembranas;
Difusão simples: através da bicamada lipídica. Possui pequena importância para íons que encontram elevada resistência;
Difusão facilitada: ocorre de forma mais rápida enquanto se encontra as proteínas transportadoras da membrana.
Transporte ativo: transporte que se faz contra o gradiente de concentração, há gasto de energia:
Transporte ativo primário: contra o gradiente de potencial eletroquímico, sempre com gasto direto de energia metabólica (ATP);
Transporte ativo secundário: gasta indiretamente energia de gradiente eletroquímico produzido pelo transporte ativo primário. Pode ser simporte, quando dois íons atravessam ao mesmo tempo e no mesmo sentido a membrana com a ajuda de uma proteína transportadora, ou antiporte quando dois íons atravessam ao mesmo tempo porém, em sentidos opostos a membrana com ajuda de uma proteína transportadora.
Citoesqueleto
Citoesqueleto é o conjunto de elementos celulares que, em sintonia, são responsáveis pela integridade estrutural das células e por uma ampla variedade de processos dinâmicos, como a aquisição da forma, a movimentação celular e o transporte de organelas e outras estruturas citoplasmáticas.
Funções: estabilização da forma celular, estruturação e organização do citoplasma, locomoção e transporte intracelular.
O citoesqueleto proporciona a capacidade das células eucarióticas adotarem diversas formas, organizam os vários componentes de seu interior, interagem mecanicamente com o ambiente e realizarem movimentos coordenados.
O citoesqueleto é uma intrincada rede de filamentos protéicos que se estendem através do citoplasma. Três tipos de filamentosprotéicos formam o citoesqueleto:
Filamentos intermediários: fibras semelhantes a cabos, compostos de proteínas, as quais pertencem a uma grande heterogênia família; apresentam uma grande resistência à tensão e sua função principal é permitir que as células resistam ao estresse mecânico. São os mais resistentes e duráveis e são encontradas na maioria das células animais. Formam uma rede através do citoplasa envolvendo o núcleo, estendendo-se para fora, rumo a periferia da célula, na periferia estão frequentemente ancorados em junções célula-célula da membrana plasmática (como os desmossomos). São também encontrados no interior do núcleo para revestir e fortalecer o envelope nuclear em todas as células eucarióticas. Podem ser divididos em 4 classes (queratinas, vimentina, neurofilamentos e lâminas nucleares). O envelope nuclear é mantido por uma rede de filamentos intermediários, os filamentos são organizados sob a forma de uma rede bidimensional. Funções: sustentação e resistência.
Microtúbulos: desempenham um papel essencial na organização de todas as células eucariontes. São tubos protéicos longos e ocos relativamente rígidos e formados essencialmente de tubulinas. São mais rígidos do que os filamentos de actina e do que os filamentos intermediários e podem rapidamente sofrer dissociação em um determinado local e reassociação em outro. Em uma célula animal típica, os microtúbulos crescem a partir de uma estrutura posicionada próxima ao centro da célula, o centrossomo. Funções: formação do fuso mitótico, tranporte de vesículas e outras organelas, formação de cílios, flagelos, centríolos e corpúsculos basais.
Filamentos de actina: polímeros helicoidais da proteína actina, apresentam uma forma flexível organizados em uma ampla variedade de feixes lineares. Disperso em toda a célula com concentração maior no córtex. Encontradas em todas as células eucarióticas e são essencias para muitos de seus movimentos. Funções: endocitose, migração celular e citocinese. São responsáveis na contração muscular.
Mitocôndria e Cloroplasto
Teoria da endossimbiose: mitocôndrias e cloroplastos são organelas supostamente derivadas de bactérias primitivas, que foram englobadas por células eucarióticas estabecendo assim uma relação de Endossimbiose, a célula ofertando proteção e nutrientes e o microrganismo favorecendo maior rendimento e aproveitamento energético através do processo de respiração celular.
A existência de material genético próprio (característicos de organismos ancestrais pelo DNA circular); a presença de RNA ribossômico estruturalmente diferenciado com menor teor protéico e menor tamanho dos ribossomos em relação a célula hospedeira; a existência de duas membranas, sendo a interna do microrganismo englobado e a externa do organismo da célula hospedeira, são alguns dos fundamentos que fazem se acreditar na Teoria da Endossimbiose.
Mitocôndrias são organelas complexas que desempenham uma série de funções essenciais nas células eucarióticas. É onde a maior parte do ATP celular é produzido, contem seu próprio DNA e RNA possuindo um sistema completo de transcrição e tradução. A sobrevivência das células depende da integridade das mitocôndrias. São grandes e visíveis em MO; estão presente na maioria dos eucariontes ( exceto num grupo de protistas chamado Archezoa); o seu número varia entre células, sendo proporcional à atividade metabólica; mudam de forma e posição frequentemente; mais prevalentes em células musculares (ATP – contração muscular); localizadas próximas aos pontos contrateis no músculo cardíaco e ocupam a peça intermediária dos espermatozóides, o flagelo maior.
Estrutura:
Membrana externa: membrana fosfolipídicas semelhantes a membrana plasmática; composto de 50% de lipídeos e 50% de proteínas e possuem proteínas de transporte (Porinas);
Membrana interna: 20% de lipídeos e 80% de proteínas; desprovida de colesterol e rica em fosfolipídeos, se dobra formando as cristas; altamente impermeável; possuí proteínas transportadoras e é fundamental na atividade bioenergética da mitocôndria devido a síntese de ATP (cadeia de transporte de elétrons e ATP-sintetase);
Cristas: tem finalidade de aumentar a área de superfície da membrana interna; quanto maior é o aporte de energia pela célula maior são estas ondulções.
Espaço intermembrana: possui varias enzimas que utilizam o ATP proveniente da matriz para fosforilar outros nucleotídeos;
Matriz mitocondrial: contém proteínas, ribossomos e DNA circular; possuí enzimas necessárias para a oxidação do piruvato e ácidos graxos, no Ciclo de Krebs; DNA mitocondrial tem elevado índice de mutações, e 10 vezes maior que o DNA nuclear; somente o DNA mitocondrial da mãe é herdado.
A respiração celular possuí três fase:
Glicólise: ocorre no citoplasma, saldo 2NADH + 4ATP – 2ATP:
Ciclo de Krebs (Ácido Cídrico): ocorre na matriz mitocondrial, saldo 8NADH + 2FADH + 2ATP:
Cadeia de transporte de elétrons: ocorre nas cristas mitocôndriais, o transporte de elétrons e o bombeamento de prótons (H+) cria um gradiente de H+ entre os 2 lados da membrana. A quimiosmose é a síntese de ATP que se dá pelo fluxo de H+ através da membrana.
A cada 1NADH é produzido 3ATP e a cada 1FADH é produzido 2ATP. Então ao final da respiração temos no total um saldo de 38ATP.
No fígado e coração; em células musculares e nervosas, os átomos de H retirados durante a glicólise perdem energia ao atravessar a membrana mitocondrial e o rendimento é de 36ATP.
Lipídeos tem um rendimento energético melhor que a glicóse.
Apoptose: conhecida como “morte celular programada”, ocorre de forma ordenada e demanda energia, é relacionada com a manutenção da homeostase e com a regulação fisiológica.
Mitocôndria x apoptose: mitocôndria é o principal mediador na ativação da via intrínsica da apoptose; através da permeabilização mitocondrial e liberação de moléculas pró-apoptóticas.
A homeostasia é mantida pelo controle da quantidade de proteínas antiapoptóticas e pró-apoptóticas
Cloroplastos são as maiores organelas das células vegetais, algas verdes e cianobactérias. É onde se realiza a fotossíntese, possuem a clorofila, pigmento verde, que captura a luz. Todas as partes verdes de um vegetal possuem cloroplastos, folhas são o principal local de fotossíntese. Herança citoplasmática materna.
São compostos por proteínas, lipídeos, clorofila, água e carotenóides. Possuem RNA, DNA e ribossomos, podendo assim sintetizar proteínas e multiplicar-se. A fotossíntese é realizada mais fortemente durante o dia, na presença de luz.
Estrutura:
Membrana externa: membrana lipoprotéica e altamente permeável; contém porinas;
Membrana interna: menos permeável; possuí proteínas de membrana embebidas; possui proteínas transportadora o Fosfato inorgânico; circunda o espaço interno determinado como estroma.
Espaço intermembranar: espaço entre as membranas externa e interna;
Estroma: possui enzimas metabólicas, grãos de amido, ribossomos e DNA circular;
Tilacóides: sacos chatos em forma de discos e são envoltos por uma terceira membrana (membrana do tilacóide); são arranjados em pilhas chamadas de granum, o espaço interno de cada tilacóide é conectado pelas Lamelas;
Membrana do tilacóide: contém todos os sistemas geradores de energia (fotossistemas – complexo proteínas-clorofila ligados na membrana do tilacóide – , cadeias fotossintéticas transportadoras de elétrons, ribulose e ATP-sintetase)
DNA: DNA circular, com características muito semelhantes com das mitocôndrias e das bactérias.
A função dos cloroplastos é capturar a energia solar e a utilizar para fixar carbono. A fotossíntese é um processo fisioquímico realizado pelos vegetais clorofilados. Estes seres sintetizam dióxido de carbono e água, obtendo glicose e amido através da energia luminosa.
A fotossíntese ocorre em duas etapas separadas:
Reação Fotoquímica (fase claro): água é oxidada e o oxigênio é liberadonas reações fotossintéticas de transfêrencia de elétrons que produz ATP e NADH:
Reação Bioquímicas (fase escuro): dióxido de carbono é assimilado para produzir açúcares e outras moléculas orgânicas nas reações de fixação do carbono. Inicia no estroma do cloroplasto e segue no citosol: