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Biologia Celular e Molecular Células eucarióticas e procarióticas Profa. Dra. Cristiane Mota Leite • Unidade de Ensino: 2 • Competência da Unidade: Ser capaz de correlacionar os conhecimentos sobre biologia celular na aplicação de técnicas de biologia molecular. • Resumo: Conhecer o conceito de célula procariótica; saber sobre a evolução da célula procariótica e, reconhecer a importância do estudo dos procariontes; estabelecer diferenças entre as células procariotas e eucariotas; conhecer os organismos que apresentam células eucariotas; diferenciar as células eucariotas animal e vegetal; diferenciar os processos de divisão celular: mitose e meiose; processos e moléculas de regulação do ciclo celular; conhecer as principais junções celulares e o papel do citoesqueleto. • Palavras-chave: Procariotos; bactérias; monera; eucariotos; célula animal; célula vegetal; mitose; meiose; citoesqueleto; junções celulares; tecidos; gametas. • Título da Teleaula: Células eucarióticas e procarióticas • Teleaula nº: 2 Contextualizando a teleaula • Noções de evolução; • Diferenças básicas entre células eucariontes e procariontes; • Células procarióticas: estrutura e funções; • Células eucarióticas: estrutura e funções; • Diferenças entre células animais e vegetais. Contextualizando a teleaula • Junções celulares; • Citoesqueleto. • Ciclo celular; • Divisão celular (Mitose e Meiose); Conceitos Célula procarionte: características estruturais. Célula procarionte • Membrana celular: envolve o citoplasma; • Parede celular: proteção e formato à célula. Fonte: Adaptado de Mariana Ruiz Villarreal/Wikimedia Commons. Ribossomos Plasmídeo Citoplasma Membrana Plasmática Parede celular Cápsula Flagelo Nucleoide (DNA) Pili Quanto à composição da parede celular: Gram Positivo Gram Negativo Fonte: Adaptado de MADIGAN, M.T. et al. Microbiologia de Brock. 14. ed. Porto Alegre: Artmed, 2016. Citoplasma • Ribossomos (organela única- síntese de proteínas); • Nucleoides (cromossomo circular); • Plasmídeos (DNA extracromossômico). Fonte: Adaptado de Mariana Ruiz Villarreal/Wikimedia Commons. Ribossomos Plasmídeo Citoplasma Membrana Plasmática Parede celular Cápsula Flagelo Nucleoide (DNA) Pili • Flagelos (movimentação da célula); • Pili ou fímbrias (transferência de material genético durante a conjugação); Fonte: Adaptado de Mariana Ruiz Villarreal/Wikimedia Commons. Fonte: REECE, J. B. Biologia de Campbell. 10. ed. Porto Alegre: Artmed, 2015. Pili sexual Conceitos Célula procarionte: diversidade nutricional e reprodução. Bactérias – classificação quanto a nutrição: 1. Autótrofas: Produzem glicose por meio de 2. Heterótrofas: Glicose obtida a partir da alimentação. • Respiração (aeróbica) • Fermentação Fotossíntese Quimiossíntese Bactérias – classificação quanto ao metabolismo: 1. Aeróbias: Necessitam do O2 para sobrevivência. 2. Anaeróbias: • Estritas: não sobrevivem na presença de O2; • Aerotolerantes: não utilizam O2,mas sobrevivem na sua presença; • Facultativas: podem ou não utilizar o O2. Reprodução 1. Bipartição ou Fissão binária (assexuada) Fonte: Modificado de Ecoddington14/Wikimedia Commons. Duplicação cromossômica Estrangulamento citoplasmático • Células-filhas idênticas à célula-mãe; • Não há variabilidade genética. Reprodução sexuada Transdução Transformação Conjugação Fonte: Adaptado de CNX OpenStax/Wikimedia Commons. Endósporos • Estruturas resistentes; • Pouca água e praticamente sem atividade metabólica; • Em condições inadequadas, garantem a manutenção do material genético. Fonte: REECE, J. B. Biologia de Campbell. 10. ed. Porto Alegre: Artmed, 2015. Conceitos Célula eucarionte animal. Célula eucarionte animal • Ausência de parede celular; • Núcleo circundado pela carioteca; • Contém o material genético. Fonte: Nikol valentina romero ruiz/Wikimedia Commons. Citoplasma • Citosol; • Organelas; • Citoesqueleto. Fonte: Nikol valentina romero ruiz/Wikimedia Commons. Centríolo • Exclusivos de células eucariontes; • Participam da divisão celular; • Formam cílios e flagelos (célula animal). Fonte: 2CNX OpenStax/Wikimedia Commons. Flagelos • Movimentação da célula; • Para o movimento proteínas motoras (dineínas) utilizam ATP; • Única célula flagelada nos mamíferos Fonte: Ciencias Españolas/Wikimedia Commons. espermatozoides Resolução da SP Célula eucarionte vegetal: características estruturais. Que tipo de célula estamos tratando nesta amostra? Quais organismos estão presentes no primeiro e no segundo padrão, respectivamente? Fonte: Avatar Maker. Amostra de plantação de limão: folhas escurecidas, com uma camada fina e pegajosa, de coloração negra, semelhantes à queimaduras. A análise das folhas mostrou dois padrões de células: 1) células nucleadas, parede celular com presença de quitina e formação de tecidos filamentosos; e 2) células nucleadas, com parede celular de celulose, organelas esverdeadas e grandes vacúolos. Célula eucarionte vegetal Citoplasma Parede celular Vacúolo central Cloroplasto Membrana plasmática Retículo endoplasmático Liso Rugoso Núcleo Ribossomo Aparelho de Golgi Mitocôndria Peroxissomo Citoesqueleto Fonte: Modificado de 3CNX OpenStax/Wikimedia Commons. Parede celular - constituição Lamela média Parede primária Membrana plasmática Proteína solúvel Hemicelulose Microfibrilas de celulose Pectina Fonte: Adaptado de LadyofHats/Wikimedia Commons. • Parede primária; • Lamela média; • Parede secundária. Plasmodesmos • Permitem o transporte de diversas substâncias entre as células. Fonte: 4CNX OpenStax/Wikimedia Commons. Fungos • Presença de organelas; • Parede celular constituída principalmente por quitina; • Formação de hifas. Fonte: Adaptado de Maya and Rike/Wikimedia Commons. Membrana plasmática (bicamada lipídica) Quitina Glicanas Glicoproteínas Parede celular FÚNGICA • Células nucleadas; • Parede celular de celulose; • Organelas esverdeadas e grandes vacúolos. 2 1 • Parede celular com quitina; • Formação de tecidos filamentosos. Interação Perguntas Conceitos Junções intercelulares e citoesqueleto. Junções celulares • Junções de ancoragem; • Junções comunicantes; • Junções bloqueadoras. Fonte: Adaptado de 2Mariana Ruiz LadyofHats/Wikimedia Commons. Caderina Junções comunicantes Zona de adesão Zona de oclusão Desmossomos Conexon Filamentos actina Caderina Complexo de proteínas Membrana plasmática Citoesqueleto • Microtúbulos; • Filamentos de actina; • Filamentos intermediários. Subunidade de actina Dímeros de Tubulina Filamentos intermediários Fonte: Adaptado de OpenStax/Wikimedia Commons e ALBERTS, B et al. Biologia molecular da célula. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. Conceitos Ciclo celular. Interfase • Não há divisão celular; • 3 fases: • G1, S e G2. Fonte: Sulai – I/Wikimedia Commons. Interfase • Reinício da síntese de RNA: RNAr; • Crescimento celular; • Síntese proteica. • Fase G1 Fase S Fonte: Sulai – I/Wikimedia Commons. Interfase • Ponto de checagem; • DNA completamente replicado • Correção dos erros • Síntese de proteínas (associar aos cromossomos); • Complexo ciclina-Cdk: controle do ciclo celular; • Síntese de RNA e proteínas em geral. Fase G2 Fonte: Sulai – I/Wikimedia Commons. Resolução da SP Mitose. Um lote de zigotos do departamento de fertilização in vitro de bovino, perdeu sua identificação. Como os pesquisadores estão em dúvida sobre a fase de desenvolvimento de cada zigoto. Ao analisar os 8 lotes de zigotos, as amostras apresentarão o seguinte padrão em seu ciclo celular: Que tipo de divisão celular observamos? Qual embrião apresenta fase de desenvolvimento mais adiantada? Fonte: Avatar Maker. Fonte: Henry Gray (1918)/Wikimedia Commons. Em qual fase de desenvolvimento está cada embrião? Mitose • Diploide: 2n• Haploide: n Célula-mãe Duas células-filhas (idênticas) 2n 2n 2n n n n • Condensação da cromatina; • Organização dos cromossomos duplicados em cromátides irmãs; • Unidas pelos centrômeros. • Migração dos centríolos; • Início da formação dos fusos. Fonte: Modificado de Henry Vandyke Carter/Wikimedia Commons. Prófase Fonte: Modificado de Zephyris/Wikimedia Commons. • Fragmentação e ruptura do envoltório nuclear; • Fusos se conectam com os cromossomos; • Condensação máxima da cromatina; • Alinhamento dos cromossomos: linha equatorial; • Formação do fuso. Prófase Fonte: Modificado de Henry Vandyke Carter/Wikimedia Commons. • Separação e migração das cromátides-irmãs; • Descondensação dos cromossomos; • Carioteca e nucléolo refeitos; • Divisão citoplasmática; • Formação das células-filhas. Anáfase Telófase Anáfase Telófase Fonte: Modificado de Henry Vandyke Carter/Wikimedia Commons. Resolvendo a situação-problema Fonte: Henry Gray (1918)/Wikimedia Commons. Prófase PrófaseAnáfase Telófase Telófase MetáfasePrometáfase Interfase Conceitos Citocinese e Meiose. Citocinese Lamela média em formaçãoFragmoplasto Vesículas de Golgi Sulco de clivagem Anel contrátil Célula Animal Célula Vegetal Fonte: Adaptado de 5CNX OpenStax/Wikimedia Commons. Meiose • Células germinativas (2n). • Dividida em duas fases: • Meiose I • Meiose II 2n n n n n n n Meiose I Fonte: Modificado de Von Ali Zifan - Eigenes Werk/Wikimedia Commons. Meiose II Fonte: Modificado de Von Ali Zifan - Eigenes Werk/Wikimedia Commons. Interação Pergunta? Recapitulando a aula • Noções de evolução; • Diferenças básicas entre células eucariontes e procariontes; • Células procarióticas: estrutura e funções; • Células eucarióticas: estrutura e funções; • Diferenças entre células animais e vegetais. Recapitulando a aula • Junções celulares; • Citoesqueleto. • Ciclo celular; • Divisão celular (Mitose e Meiose); Referência das figuras • Mariana Ruiz Villarreal, LadyofHats - Own work (Source: Typical prokaryotic cell, Chapter 4: Mutagenicity of alkyl N-acetoxybenzohydroxamates, Concept 1: Common Features of All Cells, Cells - Structure and Function), Public Domain. Disponível em https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3648821. Acesso em 03 ago 2019. • MADIGAN, M.T. et al. Microbiologia de Brock. 14. ed. Porto Alegre: Artmed, 2016. • REECE, J. B. Biologia de Campbell. 10. ed. Porto Alegre: Artmed, 2015. • Ecoddington14 - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Binary_Fission.png, CC BY-SA 3.0. Disponível em https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=32918132. Acesso em 03 ago 2019. • CNX OpenStax - http://cnx.org/contents/GFy_h8cu@10.53:rZudN6XP@2/Introduction, CC BY 4.0. Disponível em https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=49931304. Acesso em 03 ago 2019. Referência das figuras • Nikol valentina romero ruiz - Own work, CC BY-SA 4.0. Disponível em https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=47158093. Acesso em 03 ago 2019. • 2CNX OpenStax - https://cnx.org/contents/5CvTdmJL@4.4, CC BY 4.0. Disponível em https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=53712478. Acesso em 03 ago 2019. • Ciencias Españolas - Own work, CC BY-SA 3.0. Disponível em https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=20279206. Acesso em 03 ago 2019. • Avatar Maker. Disponível em http://avatarmaker.com/. Acesso em 03 ago 2019. • 3CNX OpenStax - http://cnx.org/contents/GFy_h8cu@10.53:rZudN6XP@2/Introduction, CC BY 4.0. Disponível em https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=49923774. Acesso em 03 ago 2019. Referência das figuras • LadyofHats - Own work, Public Domain. Disponível em https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2881078. Acesso em 03 ago 2019. • 4CNX OpenStax - http://cnx.org/contents/GFy_h8cu@10.53:rZudN6XP@2/Introduction, CC BY 4.0. Disponível https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=49923819l. Acesso em 03 ago 2019. • Maya and Rike - Own work, CC BY 3.0. Disponível em https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=36869531. Acesso em 05 ago 2019. • 2Mariana Ruiz LadyofHats - the image i made myself convining the images i had already done on the subject (Adherens Junctions, tight junctionGap junction )together with this images i found on the net [1], and[2]. Image made with Adobe Ilustrator. Image renamed from File:Cell junction simplified.svg, Public Domain. Disponível em https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=6046724. Acesso em 03 ago 2019. Referência das figuras • OpenStax - https://cnx.org/contents/FPtK1zmh@8.25:fEI3C8Ot@10/Preface, CC BY 4.0. Disponível em https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=30131202. Acesso em 05 ago 2019. • ALBERTS, B et al. Biologia molecular da célula. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. • Sulai - I converted it myself from http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Cell_cycle.png, CC BY-SA 3.0. Disponível em https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3487319. Acesso em 05 jun 2018. • Zephyris at the English language Wikipedia, CC BY-SA 3.0. Disponível em https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=10526212. Acesso em 12 jun 2018. • Henry Vandyke Carter - Henry Gray (1918) Anatomy of the Human Body (See "Book" section below)Bartleby.com: Gray's Anatomy, Plate 2, Public Domain. Disponível em https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=334914. Acesso em 05 ago 2019. Referência das figuras • 5CNX OpenStax - http://cnx.org/contents/GFy_h8cu@10.53:rZudN6XP@2/Introduction, CC BY 4.0. Disponível em https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=49926273. Acesso em 05 ago 2019. • Von Ali Zifan - Eigenes Werk; Used information from Campbell Biology (10th Edition) by: Jane B. Reece & Steven A. Wasserman., CC BY-SA 4.0. Disponível em https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=50719392. Acesso em 05 ago 2019. • Maya and Rike - Own work, CC BY 3.0. Disponível em https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=36869531. Acesso em 05 ago 2019.
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