Biologia Celular_ resumo

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Biologia Celular (ramo da biologia que estuda a célula)
Importância da biologia celular:
- Conhecimento do funcionamento celular;
- Compreensão do funcionamento dos organitos (estruturas que asseguram o funcionamento da célula)/organelos responsáveis pelo funcionamento celular;
- Funcionamento dos vários sistemas celulares (digestivo, circulatório, nervoso, muscular, ósseo).
Célula (a menor unidade de um organismo vivo)
- Robert Hooke (1665): observação ao microscópio de finas lâminas de cortiça e a identificação de pequenos espaços (alvéolos) que atribui a designação da célula.
- Anton Van Leen Wenhock (1647): existência de células livres (espermatozoides do peixe, hemácias, microrganismos da água). Organização celular (conceito).
- Robert Brown (1831): descrição de um corpúsculo (núcleo) interno em células de orquídeas.
Teoria celular
 Todos os seres vivos têm organização celular: alguns são formados por uma única célula, outros por milhões de células. Scheidem (1838) e Schwann (1839)
Teoria celular aperfeiçoada: toda a célula tem origem noutra célula preexistente (reprodução celular). Rudolf Virchow (1855)
 Confirmação experimental de que a vida não surge espontaneamente, mas a partir de células preexistentes. Louis Pasteur (1860)
Pressupostos:
- A célula é a unidade básica de estrutura e função dos seres vivos;
- Todas as células provêm de células preexistentes;
- As células contêm a informação hereditárias dos seres vivos, a qual passa das células-mães para as células-filhas.
Resumindo:
- As células constituem as unidades morfológicas e funcionais (fisiológicas) de todos os organismos vivos;
- As características de um organismo vivo dependem das características das suas células.
Modelos estrutural da célula VS O conceito de biodiversidade
- Variedade de formas de vida no planeta, incluindo-se a diversidade dentro das espécies e ecossistemas;
- A vida está organizada em vários níveis, permitindo assim distinguir diferentes espécies de organismos vivos;
- Na classificação dos organismos vivos podem utilizar-se como critérios:
 > o nível de organização;
 > complexidade estrutural.
Unicelulares VS Multicelulares
- Organismos simples: organismos celulares (bactérias, algas, protozoários);
- Organismos complexos: organismos multicelulares (plantas, animais, fungos: cogumelos).
 Procariontes: núcleo não organizado (bactérias e cianobactérias)
 Eucariontes: núcleo organizado (todos os restantes)
Dependem do nível de organização estrutural da célula, classificação quanto à organização celular.
Célula Procariótica
- Reduzidas dimensões (estão no limite de visibilidade 
do moc);
- Possuem DNA (nucleoide), citoplasma, membrana 
citoplasmática, parede celular, cápsula (normalmente nas 
patogénicas), flagelos;
- Não possui um invólucro nuclear nem outras estruturas 
membranares.
Célula Eucariótica
- Células de estrutura mais complexa;
- Possuem núcleo organizado delimitado por um invólucro nuclear e vários outros organelos membranares. Apresentam uma grande variedade morfológica e de acordo com o organismo a que pertencem e com a função que desempenham;
- Representada em todos os restantes grupos de seres vivos.
 Célula Eucariótica Animal Célula Eucariótica Vegetal
Do procarionte ao eucarionte
- O pequeno tamanho das células procarióticas:
 > reduzida quantidade de DNA;
 > simplicidade estrutural.
- O aumento da atividade e da eficiência metabólica da célula foi conseguida graças a um processo evolutivo
 (responsável por)
- O aparecimento das células eucarióticas.
Evolução biológica: acredita-se que as células procarióticas tenham, por especialização e necessidade de sobrevivência originado as células eucarióticas;
 Os seres vivos procariontes habitaram em ambientes aquáticos e foram-se diversificando, sobretudo no que se refere ao seu metabolismo.
 Teorias explicativas para o aparecimento da célula eucariótica:
 1) Teoria autogénica (não simbiótica)
 2) Teoria endossimbiótica
Célula Eucariótica (características)
- Organização celular;
- Membrana delimitante rodeada ou não por uma parede;
- Citoplasma complexo e compartimentado;
- Sistema de endomembranas.
Membrana Celular
 Aspetos funcionais da membrana celular:
 > Interface (delimitação) entre o interior e o exterior da célula;
 > Fronteira seletiva no intercâmbio de substâncias entre o interior e o exterior da célula, contribuindo para a manutenção das características químicas internas da célula.
 Constituição molecular:
 > Lípidos (fosfolípido, colesterol)
 > Proteínas
 > Hidratos de carbono
 Arquitetura molecular:
 > Dupla camada contínua de lípidos, com a qual proteínas e hidratos de carbono interagem das mais diversas formas.
 Assimetria da bicamada lipídica:
 > Diferenças na composição da bicamada 
entre as fases citosólica e extracelular; o 
glicolípido só aparece no exterior da membrana 
celular em que quando ligado a proteínas forma a 
glicoproteína.
 > A atividade metabólica das membranas depende
principalmente das proteínas e cada tipo de
membrana tem as suas proteínas características
(intrínsecas e extrínsecas).
 Proteínas da membrana:
 > Possuem características estruturais que lhes 
permite interagir com a bicamada lipídica. As 
proteínas intrínsecas possuem uma região polar 
e uma região apolar, sendo também moléculas 
anfipáticas.
Polissacarídeos de membrana:
 > Exclusivamente encontrados na monocamada externa da membrana celular.
 > Interação com proteínas (glicoproteínas), lípidos (lipoproteínas) formando uma estrutura denominada glicocálice ou glicocálix.
 A composição do glicocálice não é estável, variando de um tipo celular para outro.
 Funções da glicocálix:
 -> Proteção e lubrificação da superfície celular;
 -> Recolhimento célula-célula e adesão celular.
 Membrana Celular (modelo funcional):
 > Teoria do modelo do mosaico fluído (Singer e 
Nicholson, 1972): a membrana é uma estrutura dinâmica,
fluída, mas estável, constituída por uma bicamada de fosfolípidos e de proteínas parcial e integralmente embebidas na dupla camada de fosfolípidos.
 Fluidez da membrana:
 > Fluído bidimensional: movimento dos fosfolípidos dentro da bicamada.
 > Dinâmica molecular lipídica:
 - Movimento lateral;
 - Movimento rotacional;
 - Flip-flop.
Fosfolípidos da membrana
 
A membrana celular como fronteira de passagem entre os meios intracelular e extracelular:
 > A membrana celular VS Estruturas moleculares e a sua função biológica
 > Célula nervosa (neurónio):
 -> Cria uma barreira física entre o exterior e o interior da célula;
 -> Estabelece um gradiente de concentração(elétrico diferenciado entre o exterior e o interior da célula.
 > Transporte através da membrana da célula:
 -> Difusão (do local de maior concentração para o de menor concentração);
 -> A favor de um gradiente químico ou eletroquímico: difusão passiva; difusão facilitada;
 -> Contra um gradiente químico ou eletroquímico: transporte ativo.
 > Transporte de substâncias (moléculas):
 -> Fatores reguladores de permeabilidade membranares de substância:
 - Solubilidade nos lípidos (barreira hidrofóbica)
 - Capacidade de penetração na célula
 > Tamanho da molécula (quanto mais pequena maior facilidade de passagem);
 > Característica química/ionização;
 > Configuração molecular.
 Permeabilidade seletiva
 Permeabilidade da bicamada lipídica
 > Barreira hidrofóbica impermeável a solutos e iões
 -> Tamanho da molécula;
 -> Solubilidade da molécula (em óleo).
 Permeabilidade da membrana da célula
 Osmose: diferença de concentração entre os 2 lados da membrana origina uma diferença de pressão
osmótica, determinantes do sentido da difusão de moléculas de água.
 Difusão de água da membrana de um glóbulo vermelho e de uma célula vegetal:
 Permeabilidade da membrana à água (osmose):
 -> Alterações volumétricas da célula
 - Aumento/diminuição de volume alteração da forma da célula
 -> Sentido de difusão
 - Intracelular: se o meio intracelular for hipertónico em relação ao meio extra
 - Extracelular: se o meio intracelular for hipotónico em relação ao meio intracelular
Transporte passivo (a favor do gradiente de concentração: da maior para a menor):
A passagem da água não ocorre exclusivamente por difusão através da bicamada lipídica
 -> As proteínas de uma membrana (intrínsecas) têm um papel interventivo nesse processo, estabelecendo uma permeabilidade seletiva:
 Fatores estruturais da membrana na regulação da osmose;
 Existência de poros ou canais por onde as moléculas passam.
 - Aquaporinas
 As moléculas de água e outras substâncias hidrossolúveis
podem se difundir de um lado para o outro da membrana de acordo
com o gradiente osmótico.
 A disposição das proteínas intrínsecas pode também, em
circunstâncias, favorecer o fluxo de água através de membrana.
 Demonstra-se experimentalmente, que a disposição das
proteínas intrínsecas pode também, em certas circunstâncias, favorecer
o fluxo de água, através da membrana. Tal facto foi posto em evidência na bexiga de determinados anfíbios. Este fenómeno pode ser incrementado através da administração de uma hormona antidiurética.
 Disposição de proteínas intrínsecas na membrana das células epiteliais da bexiga de anfíbios. A: antes da administração da hormona antidiurética; B: depois da ação da hormona (comparação do esquema com imagens de microscopia eletrónica) anfíbios, onde, por razões de estrita economia de água, se opera correntemente concentração da urina, por reabsorção da água pelo organismo, através das membranas plasmáticas das células epiteliais da bexiga.
 - Difusão de substâncias (moléculas e iões)
 > A favor de um gradiente químico (sem carga elétrica) ou eletroquímico (iões);
 > Contra um gradiente químico (sem carga elétrica) ou eletroquímico (iões);
 1) Difusão passiva
 
Função dos gradientes de concentração
 2) Difusão facilitada iónica 
 Ainda que a barreira fosfolipídica seja praticamente impermeável aos iões, estes atravessam a membrana graças a canais iónicos. Estes são constituídos por proteínas intrínsecas, que estabelecem entre si uma passagem, a qual poderá ser franqueada por diversos iões, com graus de especificidade variáveis. Alguns desses canais, tirando partido das propriedades alostéricas das proteínas, podem assumir configurações alternativas de “aberto” ou “fechado”. Essas alternativas alostéricas são determinadas por fatores externos, como a ligação de uma das proteínas construtivas do canal a uma outra molécula ou à existência de um determinado potencial de membrana.
 3) Difusão facilitada de substâncias
 Envolvimento de proteínas transportadoras (permeases); função do gradiente de concentração; alteração conformacional de permease; altamente específica e saturada (apenas quando os locais de receção estão totalmente ocupados a permease abre e liberta a glucose). 
 4) Difusão facilitada de eletrólitos 
 Função do gradiente eletroquímico. Envolvimento de moléculas hidrófobas (ionóforos) que se associam à estrutura da membrana facilitando o transporte de iões.
 A difusão facilitada é muito mais rápida que a difusão simples e depende:
Do gradiente de concentração da substância em ambos os lados da membrana
Do número de proteínas transportadoras existentes na membrana
Da rapidez com que estas proteínas realizam a sua função
Transporte ativo
Transporte de moléculas através da membrana celular contra o gradiente de concentração ou contra o gradiente eletroquímico, implicando o dispêndio de energia
 Transporte ativo primário
 Transporte de iões de sódio para o exterior das células e ao mesmo tempo bombeamento de iões. Potássio do exterior para o interior da célula, produzindo-se uma diferença de concentração de sódio e potássio através da membrana celular.
 Transporte ativo primário e secundário
 A substância com maior concentração no exterior devia passar para dentro da célula; mas no transporte ativo primário (a) acontece o contrário, sendo realizado por uma proteína de membrana que consome ATP. Apenas existe uma substância a ser transportada.
 No transporte ativo secundário (b) existe a proteína de membrana a fazer o transporte primário, mas existe outra que permite a passagem da substância do exterior para o interior a favor do gradiente de concentração. Ao mesmo tempo transporte outra substância para o interior da célula por transporte ativo (s), contra o gradiente de concentração e utiliza corrente de energia.
 Transporte ativo secundário ou cotransporte
 
 Transporte de substâncias muito concentradas no interior celular (AA e glucose). A energia necessária para o transporte deriva do gradiente de concentração dos iões sódio da membrana celular.
 
 Transporte ativo de glicose através das células epiteliais do intestino
 Na membrana apical da glicose é transportada ativamente para o espaço intracelular principalmente pelo transportador ativo de glicose dependente do sódio. Na membrana basolateral a glicose é transportada a favor do gradiente de concentração.
Mecanismos de transporte de macromoléculas e partículas
 - Alterações morfológicas momentâneas da membrana celular, associadas à ingestão e libertação de material
Endocitose: mecanismo de transporte em quantidade de partículas/macromoléculas para o interior da célula
Exocitose: mecanismo de transporte em massa de partículas/macromoléculas para o meio exterior.
 Endocitose
 
		
 Exocitose
 Resumo
 > Transporte passivo e transporte ativo: transporte de moléculas de baixo peso molecular
 > Transporte mediado por vesículas: transporte de moléculas de alto peso molecular
Núcleo
 Importância funcional
 - Armazena o material genético (DNA);
 - Controla toda a atividade celular, através da produção de RNA e da síntese fr de proteínas.
 Experiência de meratomia (Balbiani)
 Estrutura do núcleo interfásico
Carioteca (ou invólucro nuclear) (lipoproteínas, dupla e porosa)
Cariolinfa (ou nucleoplasma) (água, proteínas, ATP, aminoácidos, nucleótidos, etc) (massa gelatinosa onde está mergulhado a cromatina e o nucléolo)
Cromatina (filamento de DNA e proteínas)
Nucléolo (RNA nuclear)
 Complexo poro nuclear
 - Poro nuclear: constituído por 8 complexos proteicos ligados a anéis nas faces citoplasmáticas e nuclear do invólucro nuclear. O conjunto rodeia um canal central onde se situa o transporte central, através do qual ocorre o transporte molecular.
 
 - Proteínas importadas pelo núcleo (importinas)
 - Apresentam um sinal de reconhecimento nuclear, que as identifica. Ao reconhecer esse sinal o complexo se abre e permite que a proteína entre no núcleo
Ex: DNA polimerase, RNA polimerase, etc
 
 Podem consumir energia na forma de ATP e GTP
 - Proteínas e RNA são exportadas para o citosol:
 > mRNA + RNA + rRNA
 > associados a proteínas
 > exportinas
 Cromatina
 Dois estados funcionais da cromatina
 - Heterocromatina: cromatina mais densa, condensada (desativa)
 - Eucromatina: cromatina menos densa,
descondensada (ativa)
 - Cromossoma (cromatina num grande estado de condensação)
 > A disposição e o grau de condensação de cromatina no núcleo depende do estádio funcional da célula.
 > A cromatina é um filamento de DNA muito longo e fino, localizados no núcleo da célula interfásica (não em divisão).
 > Quando a célula inicia o seu processo de divisão (mitose ou meiose), os filamentos de DNA espiralizam-se (enrolam-se sobre si mesmos) e condensam-se, transformando-se nos cromossomas.
 - Ciclo dinâmico e ligado ao ciclo celular
 > Núcleo interfásico – cromatina condensada e descondensada.
 > Núcleo mitótico – cromatina altamente condensada, formando os cromossomas.
 - Genes
 > Sequências de nucleótideos de DNA que é expresso num produto funcional.
 > RNA (transcrição) => Proteína (tradução).
 Nucléolo
Características:
Aspeto de grânulo
Não limitado por membrana
Composição:
RNA ribossómico, proteínas não histónicas
DNA ribossómica
Função:
Centro de produção de ribossomas
 Na formação do rRNA
 - Porção fibrilar densa é mais central: formada por rRNA e proteínas ribossomais (zonas mais escuras na imagem) (transcrição);
 - Porção granular é mais periférica: formada por subunidades robossómicas em formação (zonas mais claras na imagem) (subunidade).
 
 Resumo:
 Síntese de proteínas (macroproteína)
Lípidos, proteínas e hidratos de carbono são moléculas constituídas da estrutura celular
É fundamental a manutenção e renovação de lípidos, proteínas e hidratos de carbono
A célula dispões da “maquinaria” à síntese das suas moléculas estruturais
 Retículo endoplasmático – RE (formação)
O RE é composto de canais delimitados por membranas. Esses canais comunicam-se com a carioteca.
É uma “rede de distribuição”, leva o material que a célula precisa de um ponto qualquer até onde o ponto de utilização. Sua função, portanto, é transportar.
 
Retículo endoplasmático (RER)
Associado diretamente à produção de lípidos e tem função no processo de desintoxicação (fígado)
Ultraestrutura
Complexo conjunto membranar de cisternas, canais e vesículas geralmente empilhadas ligando-se entre si
O desenvolvimento do RER varia consideravelmente nos diferentes tipos celulares, dependendo também do estado fisiológico da célula
Importante no processo de síntese proteica
Proteínas
Local de síntese: RER
Tipos de proteínas sintetizadas a nível RER: Proteínas transmembranares (contribuem para a constituição da membrana celular e a membrana de outros granitos); Proteínas hidrossolúveis (transportadas para o lúmen de outros organitos).
O destino das proteínas sintetizadas no RER é diverso:
 - Proteínas que permanecem no citoplasma acumuladas em grânulos para uso posterior da célula;
 - Proteínas que são exportadas para exocitose.
 ex: plasmócitos e célula acinosa do pâncreas – as células secretoras de proteínas têm abundante e desenvolvido RER.
Retículo endoplasmático liso (REL)
Ultraestrutura
Formações tubulosas e vesículas que se empilham porfiosamente no citoplasma da célula. Ausência de ribossomas na sua superfície membranar
Função
Síntese de lípidos e esteroides
Desintoxicação
Glicogenólise (decomposição do glicogénio)
Reservatório de cálcio
 Nota: As células do fígado, das gónadas e do pâncreas têm abundante e desenvolvido REL.