Citologia Vegetal: Células e Organelas

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3 - Citologia Vegetal
Robert Hooke (1635-1703) – primeiro a ver uma célula
vegetal sob um microscópio.
A palavra célula vem do latim
“cella” que significa “quarto pequeno”.
➔Vegetais eram constituídos por células.
Microscópio óptico: objetos de 200nm.
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Objetivos da aula: 
• estudar as características da célula vegetal.
Teoria Celular (primeira metade do século XIX):
• Todos os organismos são feitos de uma ou mais
células;
• Todas as reações químicas de um organismo
ocorrem dentro das células;
• As células originam-se de outras células e
• As células contêm a informação hereditária dos
organismos, a qual é passada da célula parental
para a célula filha.
Célula ➔ Unidade fundamental da vida
(fábrica da vida)
2
Microscópio eletrônico ➔ mundo invisível, 
numa escala muito menor (até 2nm).
☞
☞
3
Físico alemão Ernst Ruska (1931)
Chloroplast
A Célula Vegetal: 
seus componentes e funções
1 – Protoplasto = 
membrana + citoplasma + organelas
Célula = Protoplasto + Parede celular 
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A - Membrana plasmática (7.5 nm)
Limite externo do citoplasma
Zona hidrofóbica
(apolar)
Zona hidrofílica (Polar)
em contato com o
interior e o exterior da
célula.
(Integrante) (Ligada via lipídios)(Sobre)
Carboidrato
Interior da membrana
Citoplasma
Estrutura lipo-protéica (Modelo mosaico-fluido,
Singer e Nicolson, 70).
Bicamada lipídica (fosfolipídios) fluida, na qual as
proteínas estão inseridas (icebergs no oceano). 6
Tipos de transportes:
• Difusão simples (a favor de um gradiente de
concentração): O2, CO2 e água,
• Difusão facilitada via proteína de canal (poros) ou
proteína carreadora (se liga ao soluto),
• Transporte ativo (proteínas de transporte) com gasto
de energia).
Função principal da membrana:
• Barreira de controle da célula. Seletivamente
permeável.
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Citoplasma e seus componentes
Citoplasma – Matriz fluida onde se encontram as
organelas.
• Substância viscosa e ± transparente.
• Estrutura complexa: água (85-90%), proteínas,
carboidratos, lipídios, íons e metabólitos
primários e secundários.
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Funções do citoplasma:
• Realizar as diferentes reações bioquímicas
necessárias à vida da célula.
• Realizar troca de substâncias dentro da
própria célula e entre as células adjacentes.
• Acumular substâncias do metabolismo
primário e secundário. 8
Tominaga, M. & Ito, K. Current Opinion in Plant Biology, 27:104–110, 2015.
Miosina (proteína
motora) “caminha” sobre
o filamento de actina
(proteína globular).
Ciclose - Movimento ordenado do citoplasma
ao redor do vacúolo, com gasto de energia ➔
Troca de substâncias dentro da célula e entre a
célula e seu ambiente.
Organelas se ligam à miosina
Intercâmbio de materiais 
núcleo-citoplasma.
Núcleo – Organela mais proeminente
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Função:
• Informação genética
(controle do metabolismo,
crescimento e diferenciação
da célula).
• Armazenamento e replicação
dos cromossomos.
• Transferência de informação
para as células filhas na
divisão celular. 10
Além do núcleo, a célula vegetal apresenta 
quase todas as organelas que a célula 
animal tem.
Mas, a célula vegetal tem:
• Vacúolo,
• Plastídios,
• Parede celular
• Organela com uma
membrana (tonoplasto)
contendo o suco vacuolar.
• Vacúolos/célula: depende do
estádio de desenvolvimento.
• Célula madura – até 90% do
volume celular.
◘ - Vacúolo 
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Vacúolo
central
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Organela multifuncional:
• Enzimas hidrolíticas quebram macromoléculas ➔
reciclagem de componentes.
• Reservatório,
• Desintoxicação celular,
• Papel osmótico – Juntamente
com a parede celular
➔Turgor da célula.
Componentes do suco vacuolar (varia):
• Água (principal) ➔ reservatório de água.
• Substâncias inorgânicas, metabólitos
primários e secundários (alguns tóxicos).
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Meio hipotônico Meio isotônico
Célula túrgida Célula flácida
Células vegetais - Soluções salinas altas nos
vacúolos. Absorvem água por osmose ➔ turgor.
Osmose – movimento espontâneo de solvente
através de uma membrana semipermeável para
uma região com alta concentração de soluto ➔
equilíbrio.
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➔ Plasmólise
Retração do protoplasto e
despregamento da
membrana plasmática
devido à perda de água
por osmose.
Meio hipertônico
Célula plasmólisada
Processo reversível ➔ Deplasmólise.
Membrana plasmática
◘ - Plastídios 
(leucoplastos, cromoplastos e cloroplastos)
• Organelas típicas da célula vegetal,
apresentando várias formas e tamanhos.
• Relacionadas com a fotossíntese e
armazenagem de substâncias.
• São organelas semi-autônomas.
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• Membrana externa: permeável.
• Membrana interna: tem sistema de transporte.
• Estroma - fluido incolor.
• Tilacóides - originados de invaginações da
membrana interna, mas não contínuos a ela.
Desenvolvimento varia entre os diferentes tipos de plastídios.
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organelas constituídas de:
Membrana 
interna
Membrana 
externa
Estroma
Tilacóides
Cloroplasto
Tilacóides mais desenvolvidos
Classificação:
Tipos de Pigmentos.
1 – Leucoplastos
• Sem pigmentos, mas sintetizam e armazenam
substâncias alimentares.
• Estruturalmente menos diferenciados e não
apresentam um sistema de membranas
internas elaborado.
• Localizados em tecidos não expostos à luz.
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Dependendo da substância armazenada:
a - Elaioplastos: Armazenam óleo.
b – Proteinoplastos: Armazenam proteínas.
c - Amiloplastos: síntese e armazenamento
amido (amilose e amilopectina) na forma de
grãos via polimerização da glicose.
Várias formas
Qdo necessário, convertem o amido em glicose.
• Cada amiloplasto pode conter de um a vários
grãos de amido.
Dupla 
membrana
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Grão 
de amido
Hilo
Lamelas
(Camadas)
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2 - Cromoplastos
• Sintetizam e retêm pigmentos do grupo dos
carotenóides.
Carotenóides - Pigmentos lipossolúveis:
• carotenos (amarelo ou alaranjado),
• licopenos (vermelho) e
• xantofilas (amarelo).
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Função: atrativos para insetos e outros animais
➔ polinização e dispersão de frutos.
3 - Cloroplastos
• Predominância de
clorofila.
• Também carotenóides.
• Forma: grande maioria
lenticular.
40-50 cloroplastos/célula.
500 mil cloroplastos/mm2. 
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Membrana 
externa –
pouco seletiva
Membrana 
interna Estroma Tilacóides
Lumen do Tilacóide
(oxidação da H2O,
portanto, liberação de
O2.)
Granum - pilha de tilacóides (grana = plural)
Estrutura dos cloroplastos
Estroma - líquido contendo um sistema de membranas e grãos de
amido (temporário). Natureza proteica (Rubisco). Local de redução do
CO2.
Tilacóides - sistema de membranas (sacos achatados) contendo
clorofilas e carotenóides ➔ sede das reações fotoquímicas (captação da
luz).
Painel solar das plantas!
Função dos cloroplastos:
• Sítios para a realização da
fotossíntese.
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• Síntese de aminoácidos e de ácidos
graxos.
• Acúmulo temporário de amido.
◘ - Sustâncias ergásticas – (grego ergon =
trabalho).
Produtos do metabolismo (coletivamente
chamados de substâncias ergásticas) celular
acumulados na parede celular, no vacúolo ou
plastídios, na forma de cristais ou não.
De natureza orgânica ou inorgânica.
Grande acúmulo ➔ inclusões celulares (formas
definidas).
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• Óleos Acumulam-se (forma líquida) em algumas
organelas. Função: reserva de lipídios (energia e
fonte de carboidratos)
• Ceras na epiderme - Função: Proteção
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• Corpos proteicos (grãos de aleurona). Função:
Reserva alimentar para o embrião na sua fase
de crescimento (germinação).
• Taninos – fenóis (sabor adstringente). Função:
repelente de herbívoros e alelopatia.
1 – Substâncias de natureza orgânica
• Amido – Na formade grãos nos amiloplastos
Material de reserva alimentar mais abundante
nos vegetais.
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2 – Substâncias de natureza inorgânica
✓ Corpos silicosos (fitólitos – partículas de sílica
que se acumulam envolta ou dentro das células
vegetais) - Dióxido de sílica (SiO2) – Caules e
folhas de gramíneas (5 a 20% massa seca parte
aérea).
Resistente à decomposição
Grego phytón = planta; líthos = pedra
• Função: Resistência ao caule e resistência contra
patógenos e herbívoros.
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Cristais
Maioria ➔ oxalato de cálcio (75% das plantas)
Prismáticos Ráfides Drusas
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Minoria ➔ carbonato de cálcio
Possíveis funções:
➔ Remoção do oxalato (tóxico) do
citoplasma.
➔ Proteção contra herbívoros.
➔ Reserva de Ca.
Passado: Produto inativo do
protoplasto.
Atualmente: Parte integrante
da célula vegetal.
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• Parede rígida e de natureza complexa que
limita o protoplasto externamente.
• Secretada e mantida pela parte viva da célula,
o protoplasto.
Célula vegetal = parede celular + protoplasto
• Parede primária
Primeira a se formar.
Camadas da parede celular
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• Parede secundária
Parte interna da parede
primária após a parada
do crescimento celular.
• Lamela média (intercelular)
Camada de natureza predominantemente péctica. 
Mantém as células unidas.
1 – Celulose – Principal componente (metade do C
da biosfera). Não serve como “combustível” para a
maioria das espécies.
Polissacarídeo ➔ polímero de cadeia linear de até
10000 unidades (monômeros) de D-glicose unidas por
ligações β-(1-4) em orientação invertida.
Componentes químicos da parede celular
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β-(1-4)
Molécula de celulose
Pontes de
H
Moléculas de celulose
unem-se via pontes
de H
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Moléculas de celulose
Cada microfibrila : 50-100 moléculas de celulose
Microfibrila de celulose
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➔ Parede cellular forte devido: Alta força tênsil,
quimicamente estável e relativamente imune ao
ataque químico e enzimático.
Microfibrilas de celulose se entrelaçam para
formar ➔ a macrofibrila
(Alta resistência à ruptura (equivalente ao aço: 50-160
Kg/mm2).
Macrofibrila ➔ ~500.000 moléculas de 
celulose (vistas ao M.O.)
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Cabos de aço
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Arranjo das macrofibrilas, microfibrilas e moléculas 
de celulose na parede celular
Macrofibrila
(Ɵ = 0,5 µm)
Microfibrila – unidade
estrutural básica (Ɵ = 10-30 nm) 
Molécula de celulose Cada microfibrila -
de 50-100 moléculasMoore, R.; Clark, D.; Vodopich, D.
a) Pectinas – diversificados e solúveis. Principais:
ácido galacturônico e ramnogalacturonano.
• Hidrofílicos ➔ propriedades plásticas (flexibilidade),
condições para a expansão celular.
• Preenchimento hidrofílico, impedindo a
agregação e o colapso da rede de celulose.
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2 – Polissacarídeos de matriz:
b) Hemiceluloses – grupo heterogêneo e flexível.
Formam pontes de H com as microfibrilas de
celulose ➔ travamento das microfibrilas.
3 – Proteínas estruturais (glicoproteínas e
enzimas) – Várias funções.
4 – Lignina (metabólito secundário)
• Polímero fenólico ramificado e de estrutura
complexa. 15-25% da massa seca da madeira.
• Segundo composto orgânico mais abundante.
• Em paredes secundárias de células com
função de suporte e condução.
Importância da lignificação
• Rede hidrofóbica - Importante na condução de
água.
• Reduz a digestibilidade, confere resistência
mecânica, química e biológica (patógenos).
• Primordial na evolução das plantas terrestres.
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6– Água
• Componente mais variável.
5 – Lipídios: Cutina, suberina e ceras
• Cutina e ceras - Substâncias graxas.
Cutina + ceras = cutícula
• Suberina – Na periderme
Tecido de revestimento de
algumas plantas.
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Síntese dos componentes da parede celular: No 
interior da célula e, a seguir, transportados para 
o exterior para formar a parede celular. 36
Modelo da estrutura da parede celular
(≈ ao concreto reforçado)
https://userscontent2.emaze.com/images/4ddb29ec-ea4d-4f38-a32c-9548c815965c/48c2db8c-bff7-42f3-
9f3c-04ecfca05a25.png
Hemicelulose
Pontes de H com as microfibrilas
Lamela 
média
Parede 
primária
Pectina
Microfibrilas
de cellulose
Membrana 
plasmática
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Exoesqueleto
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Água
Membrana 
plasmática
Funções da parede celular:
1. Determina o tamanho e a forma da célula, a
textura do tecido e a forma final do órgão.
Parede celular
Briófitas
Resistência mecânica devido à deposição de lignina na parede.
2. Junção das células, evitando que deslizem
e se separem (≠ das células animais).
3. Comunicação entre as células.
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4. Barreira à difusão e a entrada de patógenos.
Importância para o ecossistema:
• Reserva mais abundante de carbono.
• Fertilidade do solo – húmus.
Importância econômica: madeira e fibras, papel,
aditivos alimentares, etc.
• Paredes delgadas e poucas
características distintivas.
Ex.: células corticais.
Arquitetura da parede celular (Morfologia) 
➔ diferentes tipos celulares e diferentes funções.
• Paredes espessas, com
várias camadas e
impregnação de lignina.
Células de transporte e
sustentação.
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1.Células epidérmicas -
parede externa mais
espessa e presença de
cutícula ➔ proteção.
2.Espessamento da
parede que circunda
uma abertura ➔
movimento de abertura e
fechamento dos
estômatos.
• Parede com espessamento diferencial: 
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Estômato
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Membrana 
plasmática
Lamela média
Parede celular 
nova
Cada célula-filha forma sua parede
Lamela média – inicia-se somente após a placa
celular atingir a parede da célula-mãe.
Parede celular nova - deposição de
polissacarídeos sobre a lamela média.
Formação da parede celular durante a divisão celular
http://iws.collin.edu/biopage/faculty/mcculloch/1406/notes/mitosis/cell%20plate%201.htm
Fragmoplasto
Placa 
celular
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Deposição de polissacarídeos sobre a antiga parede, 
crescimento celular, espessamento da parede 
primária e eliminação da parede da célula-mãe.
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Formação e composição da parede secundária
Lignificação da parede secundária ➔Menos
flexível, quase anelástica.
• Após a parada do crescimento da célula.
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Célula A Célula B
Fibras
Importante nas células de sustentação e de condução
de água.
Parede secundária
Composição química da parede primária:
• 65% água
• 35% matéria seca;
➔ 90% polissacarídeos: 30% celulose;
30% hemicelulose;
30% pectina.
➔ 10% proteínas
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Composição química da parede secundária
• Baixo teor de água devido à presença de lignina.
• Matéria seca constituída de:
➔ 65-85% polissacarídeos (> celulose)
➔ 15-35% lignina
1. Produção de etanol de primeira geração: a
partir da fermentação da sacarose (caldo da
cana).
2. Produção de etanol de segunda geração: a
partir do bagaço da cana (celulose).
Entraves:
• Separar a celulose da lignina.
• Quebra enzimática da molécula de celulose
em glicose.
Celulose celobiose glicose
Produção de biocombustível
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Microscopia eletrônica
de transmissão
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Plasmodesmos (plasmodesmas) - Canais
microscópicos (θ = 30-60 nm) que atravessam a
parede primária e a lamela média. 1% da área da
parede.
Importância dos plasmodesmos
➔Transporte à curta distância - regula o tráfego de
macromoléculas de célula para célula.