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AULA 01: INTRODUÇÃO À BIOLOGIA CELULAR Profa. Thiara Manuele Robert Hooke (1665) o Nascimento: 18 de julho de 1635 na Ilha de Wight. o Morte: 3 de março de 1703 (67 anos) em Londres. o Nacionalidade: Inglês. o Instituições: Universidade de Oxford o Campos: Ciência experimental. Microscópio de Hooke (Livo Micrographia) DESCOBRIMENTO DA CÉLULA A CÉLULA COMO UNIDADE ESTRUTURAL • Todos os seres vivos, dos mais simples aos mais complexos, são constituídos por células, sendo esta, a sua unidade funcional e estrutural dos seres vivos. • Além disso, os seres vivos mais complexos apresentam uma diversidade de tecidos e células. TECIDO EPITELIAL: • Importante no revestimento do corpo e das cavidades corporais, promovendo proteção do corpo (pele), absorção de substâncias úteis (epitélio do intestino) e percepção de sensações (pele), dependendo do órgão aonde se localizam. A CÉLULA COMO UNIDADE ESTRUTURAL TECIDOS EPITELIAIS DE REVESTIMENTO o Células justapostas e possuem pouca substância intersticial, o É avascular o Pele: tecido epitelial pavimentoso (células achatadas) o Trato respiratório: epitélio prismático. o Elevada capacidade de renovação. TECIDOS EPITELIAIS DE SECREÇÃO HormôniosSecreções ANATOMIA DA PELE TECIDO CONJUNTIVO: •Apresenta função de preenchimento dos espaços entre os órgãos e manutenção, função de defesa e nutrição, como executado pelo tecido sanguíneo que é um tipo de tecido conjuntivo especializado. A CÉLULA COMO UNIDADE ESTRUTURAL TECIDOS CONJUNTIVOS • Diversidade de células e abundante matriz extracelular; • Irrigação e inervação. A CÉLULA COMO UNIDADE ESTRUTURAL • Por ser primariamente responsável pela manutenção e mudanças na postura, pela locomoção do organismo, assim como pela movimentação dos órgãos internos, como na contração do coração e nos movimentos peristálticos, que permitem a passagem dos alimentos pelo sistema digestivo. TECIDO MUSCULAR TECIDO MUSCULAR Contração lenta, fraca e involuntária Contração rápida, forte e voluntária Contração forte, rápida, descontínua e involuntária TECIDO NERVOSO: • Composto por um conjunto de células responsáveis por desempenhar funções fundamentais, principalmente relacionadas à coordenação das atividades corporais, onde ocorre um conjunto de reações químicas necessárias à manutenção da vida. A CÉLULA COMO UNIDADE ESTRUTURAL A CÉLULA COMO UNIDADE ESTRUTURAL • Todas as células provêm de células preexistentes, pois qualquer célula se forma por divisão. • É a unidade de reprodução e desenvolvimento dos seres vivos, a unidade hereditária de todos os seres vivos, contendo assim, a informação genética que é transmitida de geração em geração durante os processos de divisão celular, permitindo a continuidade das espécies. A CÉLULA COMO UNIDADE ESTRUTURAL • Quando a célula vai bem, o corpo também vai, como no caso da musculatura de um indivíduo saudável que sob estímulo promovido por atividade física, se desenvolve por aumento da massa muscular, não pelo aumento da divisão das células por mitose, mas sim por aumento em volume e de densidade de miofibrilas musculares. A CÉLULA COMO UNIDADE ESTRUTURAL • Dessa forma, é importante esclarecer que as células crescem de forma organizada e que o crescimento desorganizado é uma característica de células malignas. • Estas células malignas podem surgir após a ação de agentes cancerígenos físicos, como radiações ultravioletas proveniente do sol; químicos, como nicotina do cigarro; e biológicos, como alguns vírus. https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/doencas/tumor.htm A CÉLULA COMO UNIDADE ESTRUTURAL • O organismo humano é originado da fecundação, ou seja, do encontro de duas células sexuais (gametas) masculina e feminina, o espermatozoide e ovócito, respectivamente. • Sendo, cada uma dessas células haploide, ou seja, constituídas por 23 cromossomos, originando a célula ovo ou zigoto diploide, contendo 46 cromossomos que sofrerá sucessivas divisões (mitoses), dando origem ao embrião. • Existe uma diversidade de formas celulares, tais como as fusiformes, como células musculares, cuboides, com microvilosidades, como a do intestino, bem diferenciadas como o neurônio que possui filamentos prolongados e o espermatozoide que tem flagelo. A CÉLULA COMO UNIDADE ESTRUTURAL https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/biologia/o-que-e-celula.htm NÍVEIS HIERÁRQUICOS DE ORGANIZAÇÃO DOS SERES VIVOS 1. As células especializadas que desempenham a mesma função se unem e formam os tecidos; 2. Os tecidos estão presentes apenas em organismos pluricelulares, como os vegetais e os animais, se organizam e se unem, formando os órgãos. 3. A combinação de vários órgãos, que trabalham em conjunto para exercer uma determinada função corporal, formam sistemas; e 4. A união de todos os sistemas forma o organismo. CÉLULAS TECIDOS ORGÃOS SISTEMAS ORGANISMO NÍVEIS HIERÁRQUICOS DE ORGANIZAÇÃO DOS SERES VIVOS TIPOS DE CÉLULAS: PROCARIONTES E EUCARIONTES • Existem dois níveis de organização celular: os seres unicelulares, como bactérias, protozoários, e os seres pluricelulares, como algumas algas, fungos, plantas e animais. UNICELULAR PLURICELULAR Bactéria Pica-pau • As espécies de seres vivos também podem ser classificados a nível celular em duas categorias: procariontes e eucariontes, sendo importante determinar as suas principais diferenças. EUCARIONTE PROCARIONTE TIPOS DE CÉLULAS: PROCARIONTES E EUCARIONTES PROCARIONTES • São encontradas em bactérias e em outros seres vivos similares. • São células muito simples e pequenas, pobres em membranas, apresentando apenas a membrana plasmática, com presença de parede celular rígida. • Não possuem cariomembrana e por isso o material genético (DNA) circular fica disperso no citoplasma formando o nucleóide. TIPOS DE CÉLULAS: PROCARIONTES E EUCARIONTES PROCARIONTES • O citoplasma apresenta apenas uma invaginação de membrana que é o mesossomo. • Podem ainda apresentar algumas estruturas como cápsula, fímbrias, flagelos e plasmídeo. • Não apresenta citoesqueleto, não se dividem por mitose e meiose, sendo sua divisão na maioria das vezes realizada por fissão binária. TIPOS DE CÉLULAS: PROCARIONTES E EUCARIONTES EUCARIONTES • Constituintes de seres como protozoários, fungos, plantas e animais, sendo células mais complexas e maiores. • Possuem um sistema de invaginações de membranas que fizeram com que estas células ficassem complexas, formando organelas diferenciadas e que desempenham diferentes especialidades. • Possuem membrana plasmática e cariomembrana. TIPOS DE CÉLULAS: PROCARIONTES E EUCARIONTES EUCARIONTES • O material genético é composto por várias moléculas de DNA que formam os cromossomos, fica limitado à um espaço denominado núcleo. • Apresentam um citoesqueleto, que se distribui por todo o citoplasma celular conferindo forma à célula, como os microtúbulos e filamentos de actina • Se dividem por mitose e meiose. TIPOS DE CÉLULAS: PROCARIONTES E EUCARIONTES ORGANIZAÇÃO DAS CÉLULAS ANIMAIS E VEGETAIS ANIMAL VEGETAL MAS E OS VÍRUS? • Os vírus são acelulares, portanto, não são seres vivos. • Possui apenas uma camada proteica cobrindo o material genético incompleto (DNA ou RNA de fita dupla ou simples) e não realiza seu metabolismo próprio. • Essa camada ou envoltório proteico de revestimento é chamado de capsídeo, que pode ou não ser revestido por um envelope lipídico derivado das membranas celulares das células hospedeiras. MAS E OS VÍRUS? • Por não apresentar metabolismo próprio, os vírus são considerados parasitos intracelulares obrigatórios que se multiplicam dentro de células vivas usando a maquinaria de síntese das células. • Os vírus parasitam todos os tipos celulares, eucariontes e procariontes, unicelulares ou pluricelulares, sendo, dessa forma, um problema de saúde pública, e para a economia do país, como para a agropecuária, por exemplo. MAS E OS VÍRUS? Ciclo líticoCiclo lisogênico COMO ESTUDAR AS CÉLULAS? • As células são microscópicas e suas estruturas intracelulares são ainda menores, por isso não podem ser vistas sem o uso de um microscópio que possibilite a visualização dessas estruturas com um poder de resolução maior. • Contudo, devido ao fato da maioria das células serem microscópicas, para estuda-las, é necessário o poder de resolução de um microscópio para permitir a visualização de células como a hemácia que possui 10 mil nm de diâmetro e a bactéria que é 1000x menor. • Além disto, ainda temos as partículas virais que vão de 24 nm a 300 nm, sendo, portanto, apenas visíveis na microscopia eletrônica. COMO ESTUDAR AS CÉLULAS? Células vermelhas do sangue (10,000 nm) 0 75 150 225 300 nm 2500 nm 0 750 nm 0 375 E. coli (1000 nm x 3000 nm) Poliovírus (30 nm) Pox Vírus (200 nm x 300 nm) Bacteriófago T4 (50 nm x 225 nm) Vírus mosaico do tabaco (15 nm x 300 nm) BACTERIÓFAGO MS2 (24 nm) COMO ESTUDAR AS CÉLULAS? • O primeiro microscópio, inventado por Zacharias Janssen em 1590, que tinha aparência de uma luneta, permitiu o conhecimento da célula a partir da sua visualização. • As características fundamentais dos diferentes tipos de microscópicos, tais como microscópio óptico, que foi o primeiro microscópio a ter sido desenvolvido, sendo também chamado de microscópio de luz. COMO ESTUDAR AS CÉLULAS? MICROSCÓPIO ÓPTICO COMO ESTUDAR AS CÉLULAS? • Oculares: Dois sistemas de lentes (em microscópios mais simples há apenas um). As oculares geralmente tem poder de aumento de 10X e é por meio delas que observamos a imagem ampliada. • Tubo: Suporte das oculares. Também chamado de canhão. • Revólver: Peça giratória que comporta as objetivas. Para trocar de objetiva, sempre manuseie o revólver, nunca force as objetivas. • Objetivas: Geralmente três ou quatro, são lentes de maior poder de ampliação. • Platina: Também chamada de mesa, é o suporte onde será colocada a lâmina. A platina pode ser levantada ou baixada para regular o foco, utilizando-se os parafusos macro e micrométrico. • Condensador: Concentra os raios luminosos que incidem sobre a lâmina. • Fonte de luz: Nos microscópios modernos é uma lâmpada. • Liga/desliga: Botão para ligar e desligar a lâmpada. • Macrométrico: Parafuso que permite regular a altura da platina. Faz movimentos amplos para um ajuste grosso. • Micrométrico: Parafuso que permite regular a altura da platina. Permite um ajuste fino do foco. • Braço: Também chamado de coluna, é fixo na base do microscópio e serve de suporte para as demais partes. • Charriot: Peça que permite movimentar a lâmina sobre a platina. MICROSCÓPIO ÓPTICO COMO ESTUDAR AS CÉLULAS? • MICROSCOPIA ELETRÔNICA: feixe de elétrons que permite a observação de subestruturas celulares e até de macromoléculas, com poder de resolução muito maior. Microscopia eletrônica transmissão Microscopia eletrônica de varredura COMO ESTUDAR AS CÉLULAS? • Microscopia eletrônica transmissão: tem um tubo grande, pois é necessário que os elétrons passem por um tubo a vácuo, tendo imagem sendo projetada no círculo preto próximo a mesa ou diretamente no computador, o que permite a visualização de estruturas com aumento de até 500.000 vezes, como a membrana plasmática e as organelas celulares. Microscopia eletrônica de transmissão mostrando uma mitocôndria. http://biologiacelularufg.blogspot.com/2011/0 4/microscopia-eletronica-transmissao-e.html COMO ESTUDAR AS CÉLULAS? • Microscopia eletrônica de varredura: o feixe de elétrons não atravessa a estrutura, apenas incide sobre a sua superfície e é refletido, formando uma imagem tridimensional de sua superfície com alta fidelidade e riqueza de detalhes por possuir um poder de resolução de 10 nm. Aranha da família Oonopidae, conhecida como “goblin spider”. Responsável: Nadine Dupérré Larva da espécie de abelha Hoplitis monstrabilis. Responsáveis: Rozen, J.G., Jr., H. Özbek, J.S. Ascher, M.G. Rightmyer COMO ESTUDAR AS CÉLULAS? Microscopia eletrônica de varredura mostrando a penetração do ovúlo no espermatozoide. http://biologiacelularufg.blogspot.com/2011/04/microscopia-eletronica- transmissao-e.html EVOLUÇÃO CELULAR NO PLANETA TERRA • O aparecimento das primeiras células marcou a origem da vida na Terra. • No entanto, antes o aparecimento das células, as moléculas orgânicas uniram- se umas as outras para formarem moléculas mais complexas chamadas polímeros. Exemplos de polímeros são polissacáridos e proteínas. • A origem das células está diretamente relacionado com a origem da vida em nosso planeta. Admite-se que as primeiras células que surgiram na terra foram os procariontes. • Isso deve ter ocorrido há 3,5 bilhões de anos, no começo do período pré- cambiano. Naquela época a atmosfera provavelmente continha vapor de água, amônia, metano, hidrogênio, sulfeto de hidrogênio e gás carbônico. O oxigênio livre só apareceu depois, graças à atividade fotossintética das células autotróficas. EVOLUÇÃO CELULAR NO PLANETA TERRA • Antes o surgimento da primeira célula, teriam existido grandes massas líquidas, ricas em substâncias de composição muito simples. • Estas substâncias, sob a ação do calor e radiação ultravioleta vinda do Sol e de descargas elétricas oriundas de tempestades frequentes, combinaram-se quimicamente para constituírem os primeiros compostos contendo carbono. Substâncias relativamente complexas teriam aparecido espontaneamente. EVOLUÇÃO CELULAR NO PLANETA TERRA • Stanley Miller realizou em 1953 experimentos fundamentais que corroboraram essa possibilidade. Produzindo descargas elétricas em um recipiente fechado, contendo vapor de água, Hidrogênio, Metano e amônia, descobriu que se formavam aminoácidos. EVOLUÇÃO CELULAR NO PLANETA TERRA • Stanley Miller realizou em 1953 experimentos fundamentais que corroboraram essa possibilidade. Produzindo descargas elétricas em um recipiente fechado, contendo vapor de água, Hidrogênio, Metano e amônia, descobriu que se formavam aminoácidos. EVOLUÇÃO CELULAR NO PLANETA TERRA • Estudos posteriores, simulando as condições pre-bióticas, permitiram a produção de 17 aminoácidos (dos 20 presentes nas proteínas). • Também foram produzidos açúcares, ácidos graxos e as bases nitrogenadas que formam parte do DNA e RNA. • Essa etapa posterior provavelmente teve lugar em meios aquosos onde as moléculas orgânicas se concentravam para formar uma espécie de “Sopa Primordial” na qual foram favorecidas as interações e onde se formaram complexos, com uma membrana externa envolvendo um fluido no interior (micelas). EVOLUÇÃO CELULAR NO PLANETA TERRA • É possível que não havendo Oxigênio na atmosfera, os primeiros procariontes foram heterotróficos e anaeróbicos. • Através da fotossíntese se produziu o Oxigênio da atmosfera e este permitiu o surgimento de organismos aeróbicos a partir dos quais recém originaram-se os eucariontes. • Até aquele momento a vida só estava presente na água, porém, finalmente, as plantas e os animais colonizaram a Terra. EVOLUÇÃO CELULAR NO PLANETA TERRA TEORIA DA INVAGINAÇÃO DA MEMBRANA PLASMÁTICA EVOLUÇÃO CELULAR NO PLANETA TERRA TEORIA DA INVAGINAÇÃO DA MEMBRANA PLASMÁTICA • Mutação genética, onde alguns procariontes teriam passado a sintetizar novos tipos de proteínas, e isso levaria ao desenvolvimento de um complexo sistema de membranas, que, invaginando-se da membrana plasmática, teria dado origem às diversas organelas delimitadas por membranas. Assim teriam aparecido o retículo endoplasmático, o aparelho de Golgi, os lisossomos e as mitocôndrias. Pelo mesmo processo surgiria a membrana nuclear, principal característica das células eucariontes. • Embora à primeira vista esta teoria pareça sólida, ela não tem apoio em fatos conhecidos. É de difícil aceitação, pois não existe célula intermediária entre procarionte e eucarionte, nem se encontrou fóssil que indicasse uma possível existência destes tipos intermediários.EVOLUÇÃO CELULAR NO PLANETA TERRA TEORIA DA SIMBIOSE DE PROCARIONTES EVOLUÇÃO CELULAR NO PLANETA TERRA TEORIA DA SIMBIOSE DE PROCARIONTES • É importante considerar que segundo esta teoria alguns procariontes passaram a viver no interior de outros, criando células mais complexas e mais eficientes. • Vários dados apoiam a suposição de que as mitocôndrias e os cloroplastos surgiram por esse processo. • Demonstrou-se, por exemplo, que tais organelas contêm DNA, e que esse DNA contém informação genética que se transmite de uma célula a outra, de um modo comparável à informação contida no DNA dos cromossomas nucleares. • Ainda mais, ao menos no que se refere às mitocôndrias, demonstrou-se também que a molécula de DNA é circular, como nas bactérias. Estas e outras observações nos levam à conclusão de que mitocôndrias e cloroplastos de fato se originaram por simbiose. EVOLUÇÃO CELULAR NO PLANETA TERRA TEORIA MISTA • É possível que as organelas que não contêm DNA, como o retículo endoplasmático e o aparelho de Golgi se tenham formado a partir de invaginações da membrana celular, enquanto as organelas com DNA (mitocôndrias, cloroplastos) apareceram por simbiose entre procariontes. • As células vivas provavelmente surgiram na terra por volta de 3,5 bilhões de anos por reações espontâneas entre moléculas que estavam longe do equilíbrio químico. EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 1. As bactérias são organismos procariontes, ou seja, não possuem núcleo organizado. Essa característica acontece como consequência da ausência de: a) Membrana plasmática. b) Parede celular. c) Carioteca. d) Cariótipo. e) DNA. EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 1. As bactérias são organismos procariontes, ou seja, não possuem núcleo organizado. Essa característica acontece como consequência da ausência de: a) Membrana plasmática. b) Parede celular. c) Carioteca. d) Cariótipo. e) DNA. Carioteca (membrana nuclear). Como os seres procariontes não possuem membrana nuclear seu material genético fica exposto no citoplasma. EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 2. (UFPB) Os organismos como os cajueiros, os gatos, as amebas e as bactérias possuem, em comum, as estruturas: a) Lisossomos e peroxissomos. b) Retículo endoplasmático e complexo de Golgi. c) Retículo endoplasmático e ribossomos. d) Ribossomos e membrana plasmática. e) Ribossomos e centríolos. EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 2. (UFPB) Os organismos como os cajueiros, os gatos, as amebas e as bactérias possuem, em comum, as estruturas: a) Lisossomos e peroxissomos. b) Retículo endoplasmático e complexo de Golgi. c) Retículo endoplasmático e ribossomos. d) Ribossomos e membrana plasmática. e) Ribossomos e centríolos. Ribossomos e membrana plasmática. Como temos um organismo procarionte no meio, ele não possui sistemas de endomembranas, sobrando a membrana plasmática e os risbossomos. EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 3) Um dos pilares da Teoria Celular é a ideia de que toda célula se origina de uma célula preexistente. Com essa ideia, podemos concluir que todas as células: a) Fazem divisão binária. b) Realizam o processo de brotamento. c) Originam-se de uma que sofreu mitose ou meiose. d) São capazes de se desdiferenciar. e) Realizam respiração celular. EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 3) Um dos pilares da Teoria Celular é a ideia de que toda célula se origina de uma célula preexistente. Com essa ideia, podemos concluir que todas as células: a) Fazem divisão binária. b) Realizam o processo de brotamento. c) Originam-se de uma que sofreu mitose ou meiose. d) São capazes de se desdiferenciar. e) Realizam respiração celular. Quando dizemos que todas as células originam- se de uma preexistente, estamos afirmando que elas surgiram a partir de uma divisão celular (mitose ou meiose). EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 4. Ao analisarmos uma célula eucariótica e compará-la com uma célula procariótica, percebemos que as organelas existentes não são as mesmas nos dois tipos celulares. Isso ocorre porque nas células eucarióticas: a) Não existem organelas membranosas. b) O número de organelas membranosas é inferior ao número de organelas presente nas células procarióticas. c) Existem organelas membranosas e nas células procarióticas não. d) Não encontramos ribossomos. e) Encontramos apenas ribossomos. EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 4. Ao analisarmos uma célula eucariótica e compará-la com uma célula procariótica, percebemos que as organelas existentes não são as mesmas nos dois tipos celulares. Isso ocorre porque nas células eucarióticas: a) Não existem organelas membranosas. b) O número de organelas membranosas é inferior ao número de organelas presente nas células procarióticas. c) Existem organelas membranosas e nas células procarióticas não. d) Não encontramos ribossomos. e) Encontramos apenas ribossomos. Apenas células eucarióticas apresentam organelas membranosas, sendo encontrados nas células procarióticas exclusivamente ribossomos. EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 5. Como sabemos, nem todas as doenças são causadas por seres vivos. Algumas, como a vaca louca, por exemplo, são ocasionadas por: a) Vírus, estruturas que não são consideradas seres vivos pela maioria dos pesquisadores. b) Príons, proteínas modificadas que atacam o sistema nervoso. c) Viroides, estruturas constituídas exclusivamente de RNA. d) Células infecciosas do próprio corpo que atacam o sistema imune. e) Carboidratos presentes na nossa alimentação. EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 5. Como sabemos, nem todas as doenças são causadas por seres vivos. Algumas, como a vaca louca, por exemplo, são ocasionadas por: a) Vírus, estruturas que não são consideradas seres vivos pela maioria dos pesquisadores. b) Príons, proteínas modificadas que atacam o sistema nervoso. c) Viroides, estruturas constituídas exclusivamente de RNA. d) Células infecciosas do próprio corpo que atacam o sistema imune. e) Carboidratos presentes na nossa alimentação. Os príons são proteínas modificadas infectantes que causam algumas doenças raras e fatais, como é o caso da doença da vaca louca. EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 6. São agentes infecciosos protéicos não-celulares. Não são formas de vida propriamente dita, mas possuem a capacidade de afetar o funcionamento celular normal, provocando doenças. Os referidos agentes são formas alteradas de proteínas endógenas, capazes de invadir células e interagir com cópias normais dessas proteínas, transformando-as na forma de agente infeccioso protéico não-celular. Diversas doenças neurodegenerativas podem ser causadas por tais agentes infecciosos; a mais conhecida é a doença de Creutzfeldt-Jakob. O parágrafo refere-se à um tipo de agente infeccioso classificado como: a) Vírus b) Bactéria c) Protozoário d) Esporo e) Príon EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 6. São agentes infecciosos protéicos não-celulares. Não são formas de vida propriamente dita, mas possuem a capacidade de afetar o funcionamento celular normal, provocando doenças. Os referidos agentes são formas alteradas de proteínas endógenas, capazes de invadir células e interagir com cópias normais dessas proteínas, transformando-as na forma de agente infeccioso protéico não-celular. Diversas doenças neurodegenerativas podem ser causadas por tais agentes infecciosos; a mais conhecida é a doença de Creutzfeldt-Jakob. O parágrafo refere-se à um tipo de agente infeccioso classificado como: a) Vírus b) Bactéria c) Protozoário d) Esporo e) Príon Príons são moléculas proteicas que possuem propriedades infectantes. O nome príon vem do inglês proteinaceous infectious particles, que quer dizer partículas proteicas infecciosas. Tais partículas se distinguem de vírus e bactérias comuns por serem desprovidos de carga genética.