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Citologia Msc: Iaponira Sales de Oliveira RIO GRANDE DO NORTE - ESTÁCIO DE NATAL FATERN GRADUAÇÃO EM NUTRIÇÃO e FISIOTERAPIA Introdução • O que é biologia celular? • O que é célula? • Objetivo da disciplina CITOLOGIA • A área da Biologia que estuda a célula, no que diz respeito à sua estrutura e funcionamento. Grego - Kytos (célula) + Logos (estudo) As células são as unidades funcionais e estruturais básicas dos seres vivos! Ramos da Morfologia Dimensão Ramo Estrutura Método > 0,1 mm Anatomia Órgãos Olho e lente simples 100 – 10 µm Histologia Tecidos Microscópio óptico 10 – 0,2 µm Citologia Células; bactérias Microscópio óptico 200 – 0,4 nm Morfologia submicroscópica; ultra-estrutura Componentes celulares; vírus Microscopia eletrônica > 1 nmγ Estrutura molecular e atômica Posição dos átomos Difração de raios X Escala • As primeiras observações de células foram feitas em 1665 (por Robert Hooke), na Inglaterra. Microscopia • Hooke observou que, na cortiça, haviam numerosos compartimentos vazios → cella # Na verdade, Hooke notara o “esqueleto” de células mortas. • 1684 → primeira descrição precisa das células vermelhas do sangue. • 1833 → verificação da presença do núcleo no interior celular (Robert Brown). Botânico escocês • Matthias Schleiden e Teodor Schwann → estabeleceram a Teoria celular (1839) # Todos seres vivos são constituídos por células. Teoria Celular • Mathias Shleiden e Theodor Schawnn: “Células são unidades morfofisiológicas básicas dos seres vivos”. # Todo ser vivo mostra- se constituído por, pelo menos, uma dessas unidades. • Representam a menor porção de matéria viva capaz de executar diversas funções vitais → responsáveis pela manutenção de vida em um organismo. • Rudolf Virchov: “Toda célula origina-se de outra preexistente”. → representam a unidade responsável pela hereditariedade (garantindo a continuidade de uma espécie). • 1870 → Schneider observa filamentos no núcleo celular. • 1883 → Fleming cria o termo mitose. • 1898 → Waldeyer cria o termo Cromossomo. • 1901 → Morgan estabelece a teoria cromossômica da hereditariedade. • 1954 → Watson e Crick apresentam o modelo da estrutura tridimensional do DNA 1993 1954 DNA → Dupla Hélice • 1958 → Tijo e Levan informam que o ser humano tem 46 cromossomos. • 1972 → primeiras manipulações genéticas. • 1994 → Projeto Genoma Humano • 2003 → É decifrado o código genético humano. CITOLOGIA • Microscópio óptico (até 2000 vezes); • Microscópio eletrônico (até 100 milhões de vezes); Citologia • Os seres vivos formados por células podem ser divididos em: – Unicelulares: Seres vivos formados por uma única célula. Ex: bactérias, algas e protozoários. Citologia • Seres pluricelulares: seres vivos formados por muitas células. Ex: animais e vegetais. Citologia • As células podem ser categorizadas por tamanho: – Microscópicas (< 0,1 mm). – Macroscópicas (> 0,1 mm): podem ser vistas a olho nú. Formas das células Esféricas Fusiformes (alongadas) Discóides Estreladas Estruturas das células • Basicamente uma célula é formada por três partes básicas: – Membrana: “capa” que envolve a célula; – Citoplasma: região que fica entre a membrana e o núcleo; – Núcleo: estrutura que controla as atividades celulares. Composição celular Compostos orgânicos Compostos inorgânicos carboidratos Lipídios Proteínas Vitaminas Ácidos nucléicos Água Sais minerais CÉLULAS PROCARIONTES • Pobres em membranas. • Única membrana presente → Membrana Plasmática. • Não possuem carioteca. • Representantes → Bactérias e Cianofíceas Escherichia coli • Célula procarionte mais estudada. - Simplicidade estrutural. - Rapidez de multiplicação. - Forma de bastão (2 µm de comprimento). CÉLULAS EUCARIONTES ORGANELAS CITOPLASMÁTICAS Diferenciação celular • Resulta da expressão diferencial de genes que ocorre no desenvolvimento dos seres multicelulares. Diferenciação celular Alterações das propriedades físicas e funcionais da célula à medida que proliferam no embrião para formar as diferentes estruturas corporais. Diferenciação celular – Tecido epitelial • O processo de diferenciação ou maturação celular é um estágio de especialização e geralmente atinge um ponto final com função e estruturas estabilizadas. Diferenciação celular Exemplos de células especializadas Desdiferenciação • A diferenciação retrógrada (desdiferenciação) ocorre quando uma célula segue uma direção oposta da maturação celular normal e retorna à sua forma embrionária. –Ativação anômala de genes celulares que controlam o crescimento e a mitose (oncogenes). Autótrofos x Heterótrofos ORIGEM E EVOLUÇÃO CÉLULAR • 4 bilhões de anos → Caldo primitivo. Coacervado • HIPÓTESES: • Mitocôndrias e Plastos → parasitas (ou fagocitados) por células primitivas anaeróbias. GRANDES GRUPOS DE SERES VIVOS - Monera - Protista - Fungi - Animal - Vegetal. Água • Água = Biodiversidade 1 – ÁGUA. A água é uma substância líquida, incolor, inodora e insípida. A mesma é essencial a todas as formas de vida sendo formada por hidrogênio e oxigênio. Sua fórmula química é H2O. 2 – ESTRUTURA MOLECULAR DA ÁGUA. Um átomo de oxigênio unido covalentemente a dois átomos de hidrogênio. A molécula de água é polarizada, isto é, possui carga elétrica negativa na região do oxigênio e carga elétrica positiva na região de cada hidrogênio. A - ÁGUA ENDÓGENA: É resultante das reações químicas que ocorrem no organismo. B - ÁGUA EXÓGENA: É a que incorporamos pelo processo de ingestão. 3 – SUA ORIGEM. 1 - CALOR ESPECÍFICO: Bem alto. Atua no equilíbrio térmico da célula. 2 - PODER DE DISSOLUÇÃO: Grande. A água corresponde a um importante meio de transporte de substâncias dentro e fora das células. 3 - TENSÃO SUPERFICIAL: Muito alto. Várias moléculas com carga apresentam a propriedade de se ligar fortemente às moléculas de água. 4 - SOLVENTE UNIVERSAL: A água é solvente da maior parte das substâncias encontradas na natureza. 4 – SUAS CARACTERÍSTICAS: Água • A quantidade de água varia de acordo com: – taxa metabólica; – Tipo de tecido; – Idade; – Espécie; Água • Propriedades da água: –Polaridade • Forma ligações de hidrogênio –Observação: • Semelhante dissolve semelhante • Tensão superficial Água • Propriedades da Água – Solvente Universal Solvente Universal http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/essentialchemistry/flash/molvie1.swf Água • Propriedades da água: – Regulador térmico • Alto calor específico calor específico (cal/goC) água 1,0 álcool 0,6 alumínio 0,22 ar 0,24 carbono 0,12 chumbo 0,031 cobre 0,091 ferro 0,11 gelo 0,5 hélio 1,25 hidrogênio 3,4 VARIAÇÕES NA TAXA DE ÁGUA NOS SERES VIVOS 1. IDADE: A taxa de água decresce com o aumento da idade. 3. ESPÉCIE: Na espécie humana, a água representa 63% do peso do corpo. Em medusas (água-viva), a água se relaciona com 98% do seu peso. 2. ATIVIDADE: Quanto maior é a atividade metabólica de um organismo, maior é a percentagem de água que nele se encontra. TIPO DE ÓRGÃO PERCENTUAL DE ÁGUA ENCÉFALO DE EMBRIÃO 91,0% TECIDO MUSCULAR 83,0% PULMÕES 70,0% RINS 60,8% OSSOS 13,0% DENTE ( DENTINA ) 14,0% OBSERVE A TABELA ABAIXO pH- Potencial Hidrogeniônico • HCl H+ + Cl- ----- ácido • NaOH Na+ + OH- ----- base Polaridade e pH http://www.johnkyrk.com/H2O.html Sais Minerais • Onde encontro? – Dissolvido nos líquidos corporais; – Cristalizado em estruturas esqueléticas; – Associado à moléculasorgânicas; • Como classificá-los? – Macrominerais mais de 100 mg/dia – Microminerais menos de 100 mg/dia Íons Principais fontes Estruturas que fazem parte Funções Cálcio (Ca++) Leite e verduras Dentes, ossos, plaquetas, células musculares e nervosas. Rigidez dos ossos e coagulação sangüínea, transmissão do impulso elétrico e contração muscular. Cloro (Cl-) Sal de cozinha Suco gástrico e células nervosas. Digestão e transmissão do impulso nervoso. Cobre (Cu++) Carne vermelha e peixes Hemoglobina e melanina Transporte de gases em alguns seres vivos e produção de hemoglobina, melanina e co-fator em muitas enzimas. Principais íons e suas funções no organismo humano Ferro (Fe++) Carne vermelha, ovo (gema) e feijão. Hemoglobina e citocromos Transporte de gases e respiração celular Flúor (F-) Água tratada e peixe Dentes e ossos Estrutura de dentes e ossos. Íons Fosfato (PO4 --) Aves, leite, ovos, feijão entre outros. Ossos, dentes, DNA e RNA, mitocôndria. Estrutura de ossos, dentes, DNA, RNA e transferência de energia na célula. Iodo (I) Sal iodado, peixes e frutos do mar. Hormônios da tireóide Atividade dos hormônios tireoidianos. Principais íons e suas funções no organismo humano Magnésio (Mg++) Verduras, carnes e algumas frutas Clorofila e tecido nervoso Transmissão do impulso nervoso e fotossíntese. Potássio (K+) Leite, verduras e frutas em geral. Membranas celulares, maior concentração no meio intra do que no extracelular. Permeabilidade da membrana, equilíbrio osmótico e transmissão do impulso nervoso. Sódio (Na+) Sal de cozinha Membranas celulares, maior concentração no meio extra do que no intracelular. Permeabilidade da membrana, equilíbrio osmótico e transmissão do impulso nervoso. Principais íons e suas funções no organismo humano constituíntes básicos da célula • Membrana plasmática • Citoplasma • Núcleo Membrana plasmática • Manutenção da integridade da estrutura da célula • Controle da movimentação de substâncias (permeabilidade seletiva) • Regulação das interações intercelulares • Interface entre o citoplasma e o meio externo • Estabelecimento de sistemas de transporte para moléculas específicas FUNÇÕES DA MEMBRANA: Modelo do Mosaico Fluido O Modelo do Mosaico fluido diz que as membranas biológicas são formadas por uma bicamada de lipídios, na qual estão inseridas diversas proteínas. Por isso dizemos que a membrana é LIPOPROTÉICA LIPO : diz respeito aos lipídeos presentes nas membranas PROTÉICA : diz respeito às proteínas presentes nas membranas Composição Química das Membranas • Componente lipídico (bicamada de lipídeos) – Principalmente Fosfolipídeos • Componente protéico (proteínas inseridas na bicamada) – Proteínas Periféricas – Proteínas Integrais • Componente glicídico (carboidratos) – Porção de carboidratos dos glicolipídeos e glicoproteínas, constituindo o glicocálix Composição Química das Membranas • Componente lipídico (bicamada de lipídeos) – Principalmente Fosfolipídeos (que são lipídeos ligados ao fosfato) A cabeça do lipídeo é polar. Estruturas polares têm afinidade por estruturas também polares. A cauda do lipídeo é apolar. Estruturas apolares têm afinidade por estruturas também apolares. Lipídios Cabeça: POLAR Cauda: APOLAR Composição Química das Membranas Acontece que a água é polar, por tanto têm afinidade por estruturas também polares. Toda substância polar terá afinidade pela água. Por este motivo estas substâncias são denominadas hidrofílicas. Já as substâncias apolares tendem a não gostar da água, sendo por este motivo denominadas hidrofóbicas. Disposição dos lipídeos em meio aquoso UMA MICELA E UMA PORÇÃO DE BICAMADA DE LIPÍDEOS UM LIPOSSOMO Composição Química das Membranas • Componente proteico (proteínas inseridas na bicamada) –Proteínas Periféricas ou Extrínsecas • Interagem de forma fraca com a bicamada de lipídeos; –Proteínas Integrais, Intrínsecas, ou Transmembrana • Interagem de forma bastante forte com a membrana; • Forma canais de passagem através da membrana Proteínas na Membrana Membrana plasmática glicocálix • Difusão ativa e passiva (gradiente de concentração) • Endocitose e Exocitose Endocitose: - pinocitose (captação não específica de gotículas extracelulares) - fagocitose (material particulado) Transporte transmembrana Microorganismo sendo fagocitado por uma ameba Nesse exemplo de FAGOCITOSE uma ameba emite prolongamentos de membrana (pseudópodos ou evaginações) para capturar um microorganismo prof. Antonio Dégas Nesse exemplo de PINOCITOSE a membrana de uma célula se dobra para dentro (invaginação) para que uma partícula seja levada para o interior do citoplasma. Transporte de Solutos Através da Célula Existem dois tipos de transporte de solutos através da célula: • Transportes através da Membrana (nos quais os solutos atravessam a membrana através da bicamada ou de um transportador proteico). • Transporte em Quantidade, ou em Massa (nos quais a membrana da célula se deforma para a passagem de partículas que não conseguiriam atravessar a membrana). Delimitação do Volume Celular e Permeabilidade Seletiva • Determina quais substâncias irão entrar ou sair das células; • E em quais quantidade e velocidades isso vai acontecer. • Função de seleção denominamos PERMEABILIDADE SELETIVA. •Os mecanismos são denominados mecanismos de transporte através da membrana. Esta célula vegetal foi colocada em soluções onde gradativamente (1, 2 e 3) foi aumentada a concentração de sacarose. Em seguida foi colocada em água pura (4). Sabendo que a sacarose não entra na célula, você conseguiria explicar o que está acontecendo ? (1) (2) (3) (4) redução do volume do citoplasma •A célula abaixo foi colocada em meios com diferentes concentrações de NaCl. •Quando a concentração de NaCl é 0,9% a célula apresenta-se na sua forma característica de disco bicôncavo. •Em concentrações menores que 0,9% a célula murcha. •Em concentrações maiores que 0,9% a célula incha gradativamente até estourar (hemólise) Transportes Através da Membrana Os solutos entram ou saem da célula atravessando a bicamada de lipídeos, ou através de um transportador proteico. Nesse caso, temos: Transportes através da bicamada Transportes mediados por transportadores proteicos O transporte de água através da célula, denominado OSMOSE . Funções das Proteínas na Membrana • transportadores de substâncias que não conseguiriam atravessar a bicamada • estruturas de ligação entre a célula e o meio extracelular (matriz), ou ainda entre a célula e estruturas do citoplasma (citoesqueleto) • receptores de substâncias do meio extracelular, desencadeando uma resposta intracelular (sinalização intracelular) • enzimas para diferentes reações químicas • antígenos que identificam que uma célula pertence a determinado organismo Especializações da membrana Ciclo alostérico Junções Junções celulares Integrinas (receptores de proteínas transmembrana) Conexônios Espaço extracelular Membranas adjacentes Espaço extracelular Filamentos intermediários(queratina) Filamentos de actina Espaço extracelular Espaço extracelular Filamentos de proteínas transmembrana Membranas adjacentes 1. Zônulas de Oclusâo ou Juncões Oclusivas 2. Zônulas de Adesão 3. Desmossomos 4. Junções Comunicantes 5. Pregas plasmáticas 6. Lâmina basal 7. Hemidesmossomos 1 2 3 4 Especializações da Membrana Plasmática baso-lateral 5 6 7 PlacaEspecializações da membrana plasmática superficial • Cílios: dotados de movimentos dependentes da proteína (traquéia, fossas nasais e tubas uterínas) • Flagelos: prolongamentos longos e únicos dotados de movimentos (espermatozóides) • Microvilos: projeções observadas ao ME. Aumentam a superfície de absorção. (intestino delgado e tubos contorcidos proximais dos rins) Principais constituintes do citoplasma • Citosol: 55% do volume celular. De 75 a 90% de água. Organelas: • Citoesqueleto • Centríolos • Ribossomos • Polirribossomos • Retículo endoplasmático liso e rugoso • Aparelho de golgi ou golgiense • Lisossomos • Peroxissomos • Mitocôndrias • Cloroplastos Citoesqueleto – É uma rede que mantém forma e movimento da célula. Observado em ME. – Responsável por movimentos celulares, contração – Formação de pseudópodos – Deslocamentos intracelulares de organelas, cromossomos, vesículas e grânulos de secreção – Estabelece estreita relação entre as células e a matriz extra celular. –Constituição: • Filamentos de actina, microfilamentos 6 a 8 nm • Filamentos intermediários, 10 nm –Queratina } células epiteliais –Neurofilamentos } neurônios –Desmina } músculo –Vimentina } tecido conjuntivo –Filamentos gliais } astrócitos • Microtúbulos, 20 a 25 nm • Citoesqueleto –Microfilamentos: – localizados perifericamente e responsáveis pelo vigor e forma da célula. –Proporcionam suporte mecânico e auxiliam na produção de movimentos. • Filamentos intermediários: – Encontrados em regiões sujeitas à tensões. –Ajudam a manter as organelas, como o núcleo, em seu lugar. –Microtúbulos: - Longos e ocos. - Determinam a forma da célula. - Responsáveis pelos movimentos dos cílios e flagelos. - Agem no movimento das organelas e migração dos cromossomas na divisão celular. - responsávesis pelos movimentos dos Cílios e flagelos. Microfilamentos e microtúbulos 60.000 x (microfilamentos e microtúbulos) Ribossomos • Composto de duas subunidades que contém RNA ribossômico e proteínas; • Pode estar livre no citossol ou ligado ao RE rugoso. • Após associados a proteínas advindas do citoplasma, saem do núcleo por poros onde exercerão suas funções. • Alto conteúdo de ácido ribonucleico. • Sintetizados no nucléolo do núcleo, quando saem do núcleo se reúnem no citoplasma se tornando funcionais. • Função: síntese de proteínas. Retículo endoplasmático – É um labirinto de espaços inclusos em membranas dobradas. – Cravejado de ribossomos e está ligado à membrana nuclear. – O RE liso não apresenta ribossomos. – Retículo endoplasmático liso (REL), síntese de lipídios e esteróides. Libera glicose na corrente sangüínea. Inativa ou desintoxica substâncias tóxicas e armazena íons cálcio para a contração muscular. – Retículo endoplasmático rugoso (RER), síntese de glicoproteínas e fosfolipídios. Aparelho ou aparelho de Golgi • É um sistema de membranas (pilha de 3 a 20 sacos membranosos) que sintetizam grandes polímeros de sacarídeos • Modifica, tria e incorpora as proteínas (dos ribossomos) e lipídios em vesículas e encaminha para seu local de destino na célula: - exocitose - membrana plasmática - lisossomos • Localiza-se na rota de saída do RE Aparelho de golgi Vista microscópica Carboidratos Dissacarídeos • Formados através da junção de apenas 2 monômeros • Glicose + glicose = maltose • Glicose + galactose = lactose • Glicose + frutose = sacarose Polissacarídeos O que são lipídios? • Constituem um grupo composto de constituintes diferentes entre si Característica importante : insolubilidade em água Funções • Armazenamento de energia • Constituem parte das membranas biológicas • Apresentam funções hormonais • Isolantes térmicos • Agentes emulsificantes Triglicerídeos Triacilgliceróis • O que são? ≠ óleo e gordura? • Saturado e Insaturado Estrutura química • 1 glicerol + 3 ácidos graxos • Reserva de energia para o organismo Fosfolipídios Lisossomos e peroxissomos • Lisossomos vesículas formadas apartir do Complexo de Golgi; especializadas na digestão intracelular. • Os peroxissomos são estruturas especializados nas reações oxidativas utilizando oxigênio molecular, produzem e degradam o peróxido de hidrogênio (H2O2), agente químico perigoso e reativo. • Desintoxicam substâncias prejudiciais. Lisossomos: São estruturas responsáveis pela digestão da célula. Retículo Endoplasmático: É responsável pelo transporte, distribuição e armazenamento de substâncias. Forma uma rede de canais que ocupam grande parte do Citoplasma. Centríolos: Participam do processo de formação de cílios e flagelos e da divisão celular (multiplicação das células). Cloroplastos: São responsáveis pela fotossíntese. É nestas estruturas que encontramos a CLOROFILA (pigmento verde). São encontrados apenas nas células vegetais! Lisossomos peroxissomos mitocôndrias Setas: glicogênio Aumento: 30.000x Mitocôndrias • Estrutura cilíndrica, presente em todas as células eucariontes • Envolvida por duas membranas, uma interna com projeções, outra externa, cristas e matriz. • Contém seu próprio DNA • Sítio de produção da maior quantidade de adenosina trifosfato (ATP), energia celular. mitocôndrias núcleo MITOCÔNDRIAS MITOCÔNDRIA Organelas Citoplasmáticas Complexo de Golgi: É formado por pequenas bolsas. Serve para armazenar e descartar substâncias. Mitocôndria: Responsável pela respiração celular e produção de energia. Células que utilizam bastante energia tem muitas mitocôndrias, por exemplo, as células musculares. Centríolos • Localizado próximo ao núcleo. Cílios e Flagelos - Os cílios são formados principalmente por microtúbulos. - Os cílios são as projeções curtas, semelhantes a pêlos. Impulsionam os fluídos. (pulmões e tubas uterinas) a partir de células ancoradas. - Os flagelos são mais longos que os cílios. - Movimentam a célula inteira. O único exemplo no corpo humano é o espermatozóide. NÚCLEO CELULAR • Conteúdo • Divisão celular • Ciclo celular • Apoptose Núcleo • Localiza-se normalmente em posição central, contém o DNA, é limitado por dupla membrana nuclear, com poros (gaps) • A membrana nuclear só torna-se visível, corada pela hematoxilina • Possui heterocromatina (inativa) cora-se pela hematoxilina, e a eucromatina (ativa) representada por áreas claras Núcleo Conteúdo • Envoltório nuclear • Cromatina • Cromossomos • Nucléolo(s) ● A maioria das células possuem um núcleo único,os globulos vermelhos maduros não possuem núcleo, ao contrário, as células musculares esqueléticas possuem vários núcleos. RER Cromatina EC HC NU HC EC Setas: nucléolo Pontas de setas: cisterna perinuclear 26.000x Cromossomos • As células humanas somáticas (do corpo) tem 46 cromossomas; • 23 herdadas de cada genitor. • Em uma célula que não está em divisão, os cromossomas aparecem como uma massa difusa denominada cromatina. • Nucléolo é uma área, dentro do núcleo, onde o ácido ribonucléico (RNA). – A presença de nucléolo pequeno não significa que a célula seja maligna – Nucléolos grandes, irregulares indicam malignidade Divisão celular • Meiose • Mitose – ocorre em células somáticas – compreende dois períodos • a interfase • e a divisão propriamente dita Ciclo celular Intérfase: G1, S, G2 Mitose Pontos de Checagem do Ciclo Celular Divisão celular (mitose) • Intérfase • Prófase • Metáfase • Anáfase • Telófase Apoptose: sistema de autodestruição celularTipos de Tecidos • Epitelial • Conjuntivo • Muscular • Nervoso
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