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CITOLOGIA Módulo 1 Introdução a citologia: Estrutura, funções e evolução das células ✓ Estrutura das células procariontes ✓ Estrutura das células eucariontes ✓ Diferenças (procariontes x eucariontes) ✓ Aspectos da evolução celular ✓ Células autótrofas e heterótrofas ✓ Correlação dos grandes grupos de seres vivos e os tipos celulares básicos 1. Introdução A citologia é o ramo da biologia que estuda as células, e só foi possível graças a invenção e desenvolvimento do microscópio, e as técnicas de microscopia. Como base para o estudo da citologia, deve-se memorizar a Teoria Celular, que consiste nos postulados mais importantes e fundamentais da matéria, são eles: • Todos os seres vivos são constituídos por células; • As atividades essenciais que caracterizam a vida ocorrem no interior das células; • Novas células se formam pela divisão de células preexistentes através da divisão celular; • A célula é a menor unidade da vida. A classificação das células, de forma geral, leva em consideração o número de células (unicelulares ou pluricelulares), ou a organização estrutural (procariontes e eucariontes). 2. Estrutura das células procariontes As células procariontes ou procarióticas, representam a forma mais primitiva e simples da organização celular. Elas são encontradas em seres unicelulares, ou sejam, que possuem apenas uma única célula, como é o caso das bactérias e cianobactérias. Principais características: • Ausência da carioteca, o material genético fica disperso no citoplasma celular. • DNA circular duplo, não-associado a proteínas, chamados de plasmídeos. • Organelas presentes: citoplasma, ribossomos e material genético (plasmídeos). • Organelas ausentes: carioteca, mitocôndrias, plastídeos, complexo de Golgi, retículo endoplasmático. Organela Função Cápsula Revestimento externo da célula. Citoplasma Substância gelatinosa dentro da célula, onde ficam imersas as organelas DNA Armazena o material genético. Flagelo Responsável pela locomoção da célula. Membrana plasmática Controla o fluxo de substâncias na célula. Parede celular Cobertura externa que confere formato à célula. Pilus Microfibrilas para fixar a bactéria ao meio. Ribossomo Responsável pela produção de proteínas. 3. Estrutura das células eucariontes As células eucariontes ou eucarióticas, representam a forma mais complexa da organização celular. São encontradas em todos os demais filos de animais, plantas e fungos. Principais características: • Núcleo celular individualizado (carioteca). • DNA. Dentro das células eucarióticas há uma subdivisão de acordo com a sua organização estrutural e organelas: I. Células Vegetais: é semelhante à célula animal, mas contém algumas peculiaridades, como a parede celular, os cloroplastos, e um único vacúolo grande central. Organela Função Nucléolo Síntese de ribossomos Núcleo celular Material genético (DNA) Membrana plasmática Fina e semipermeável que envolve o citoplasma de uma célula, delimitando o seu conteúdo Ribossomos Síntese de proteínas Parede celular Exterior à membrana plasmática que envolve a célula. É um envoltório mais ou menos espesso, composto por um polissacarídeo chamado celulose. Sua função é dar sustentação à planta. Retículo endoplasmático rugoso Transporte de proteínas, associado à ribossomos em sua estrutura Complexo de Golgi Modificar, armazenar e exportar proteínas sintetizadas no retículo, associada ao papel de secreção Cloroplasto* Plastos de clorofila, responsável pela fotossíntese. Só são encontrados em células expostas à luz. Cloroplastos possuem seu próprio DNA e ribossomos Peroxissomo Contêm no seu interior enzimas oxidases. A principal função é oxidar a matéria-prima da respiração celular, cujas reações produzem o peróxido de hidrogênio e por isso o nome da organela. Mitocôndrias Geram energia para a célula e são o local de ocorrência da respiração celular Vacúolo Regulação osmótica expulsando água da célula ou podem se fundir aos lisossomos e participar do processo de digestão intracelular. Origina-se do complexo de Golgi Citoplasma Substância gelatinosa dentro da célula, onde ficam imersas as organelas Lisossomas Digestão celular *Plastos: são organelas membranosas, que possuem DNA e são capazes de se autoduplicar. Têm estrutura semelhante a das mitocôndrias. É importante destacar que os plastos apresentam três tipos: - Leucoplastos, sem cor, que fazem reserva de amido e cromoplastos coloridos, que possuem pigmentos, forma de reserva energética. - Cloroplastos são as organelas responsáveis pela realização da fotossíntese. Elas contém o pigmento clorofila, que lhes confere a cor verde e absorve a luz solar, permitindo que o processo ocorra. - Cromoplastos, responsáveis pela cor de frutos, flores e folhas. II. Células Animais: tipo celular encontrado em animais e se distingue da célula vegetal pela ausência de parede celular, de plastos, e flagelo. Organela Função Nucléolo Auxilia na produção de RNA. Núcleo celular Material genético (DNA) Membrana plasmática Fina e semipermeável que envolve o citoplasma de uma célula, delimitando o seu conteúdo Ribossomos Síntese de proteínas Vesículas Veículo para comunicação intracelular e extracelular, síntese de moléculas Retículo endoplasmático rugoso Transporte de proteínas, associado à ribossomos em sua estrutura Complexo de Golgi Fabricação, armazenamento e transporte de determinados produtos celulares, estando altamente associada ao papel de secreção Microtúbulos Hastes ocas que funcionam principalmente para ajudar a apoiar e forma da célula Retículo Endoplasmático Liso Produção de lipídios (sem ribossomos) Mitocôndrias Geram energia para a célula e são o local de ocorrência da respiração celular Vacúolo Reserva energética Citoplasma Substância gelatinosa dentro da célula, onde ficam imersas as organelas Lisossomas Digestão celular Centríolos Organizam a montagem de microtúbulos durante a divisão celular Citoesqueleto Atua na sustentação e resistência da célula. 3.1. Principais diferenças (Vegetal x Animal): • Estrutura e forma: A célula animal e vegetal apresentam formatos diferenciados. A célula animal possui formato irregular, enquanto a célula vegetal apresenta uma forma fixa. • Cílios e flagelos: As células animais podem apresentam cílios e flagelos, o que não ocorre na vegetal. • Vacúolo: a vegetal apresenta um grande vacúolo, a célula animal apresenta pequenos vacúolos. • Parede celular: é uma estrutura exclusiva das células vegetais. Ela corresponde a um envoltório externo à membrana plasmática, formado por celulose. A função da parede celular é oferecer sustentação, resistência e proteção contra patógenos externos. Além disso, ela realiza a troca de substâncias entre células vizinhas e controla a entrada de água na célula. 4. Principais diferenças (Eucariontes x Procariontes) Célula procarionte Célula eucarionte Menor estrutura, cujo diâmetro máximo é de 5 μm. Maior estrutura, cujo diâmetro máximo é de 100 μm. Funcionamento simples. Funcionamento complexo. Não há organelas membranosas. Possui organelas membranosas. Material genético está no citoplasma. Material genético está dentro do núcleo. Molécula de DNA circular. Molécula de DNA longa e filamentar. Reproduzem-se por fissão binária assexuada. Reproduzem-se por mitose e meiose. Constituem seres unicelulares. Formam seres uni ou pluricelulares. Reino Monera. Reinos Protista, Fungi, Plantae e Animalia. Bactérias, cianobactérias, algas, leveduras. Fungos, plantas e animais. 5. Aspectos da evolução celular Com base em estudos, as primeiras células surgiram na terra há 3,5 bilhões de anos, no começo do período pré-cambriano. A hipótese é que componentes da atmosfera primitiva, composta por amônia, metano, água, gás hidrogênioe gás carbônico sofreram influência de descargas elétricas oriundas de tempestades dos raios ultravioletas e do calor. Com isso, os componentes combinaram-se formando as primeiras moléculas orgânicas. Tais moléculas teriam se aglomerado, formando aglomerados protéicos e, assim, dado origem às primeiras formas de vida, que se alimentavam dos compostos inorgânicos presentes nos aglomerados, ou seja, seriam heterotróficos (hetero = diferente; trofo = alimento). A partir do metabolismo desses aglomerados, formaram-se novos compostos. Os primeiros seres primitivos teriam sido anaeróbios, já que ainda não existia oxigênio na atmosfera. Outra característica é que esses seres teriam a capacidade de se auto reproduzir, mantendo sua individualidade, seu DNA. Mecanismos evolutivos favoreceram o surgimento de organismos autotróficos, que utilizavam o gás carbônico, água e energia do sol para produzir seu próprio alimento. Com isso, estes produziram oxigênio liberado na atmosfera durante o processo da fotossíntese, possibilitando o aparecimento de seres cada vez mais diversificados, complexos e pluricelulares. Os primeiros seres vivos seriam: Simples; Unicelulares; Heterotróficos; Fermentadores; Anaeróbicos. A organização destes seres seria muito simples, os chamados procariontes (pro =primitivo; cario = núcleo). Com o processo evolutivo a partir dessas células mais simples originou-se células de organização mais complexas, chamadas de eucariontes. 5.1. Hipótese da endossimbiose A hipótese de endossimbiose foi formulada pela microbiologista americana Lynn Margulis em 1981. Defende que as células procariontes teriam englobado células bacterianas determinando uma relação ecológica chamada de simbiose, pela qual a célula fornece proteção do meio externo e nutriente e o microrganismo favorece maior rendimento e aproveitamento energético através do processo de respiração celular, sendo assim mutuamente vantajosa. Diante disso, as mitocôndrias e cloroplastos são organelas supostamente derivadas desta associação. – Mitocôndrias: As mitocôndrias possuem dupla membrana, assim como muitas bactérias. As mitocôndrias e cloroplastos também possuem seu próprio DNA em forma circular - assim como as bactérias - e sua própria síntese de proteínas, que não interferem na atividade da síntese nuclear. Além disso, os ribossomos dessas organelas encontradas nas células eucariontes são semelhantes aos ribossomos nas células procariontes. - Membrana plasmática: responsável por controlar a entrada e saída das substâncias das células, permitindo a manutenção do ambiente interno adequado a diversos processos essenciais à vida. Sem ela, a célula perde sua estrutura e morre. Há um consenso de que o surgimento de sistemas permitem isolar os meios interno e externo deve ter sido uma etapa fundamental para a vida. - Interiorização da membrana plasmática: este originou uma série de compartimentos intracelulares, como os lisossomos, complexo de Golgi, retículo endoplasmático que podem ser considerados microrregiões, com composição enzimática típica e funcionalidade específica. Os processos celulares tornaram-se mais eficientes diante desta separação molecular e funcional. - Núcleo: Os procariotos ancestrais, sem núcleo verdadeiro, teriam, num primeiro momento, desenvolvido um núcleo verdadeiro, envolto por um sistema de endomembranas, através de invaginações da membrana plasmática. https://www.infoescola.com/citologia/membrana-plasmatica/ https://www.infoescola.com/citologia/membrana-plasmatica/ 6. Células autótrofas e heterótrofas Entender os modos de nutrição dos seres vivos é importante para compreendermos como os organismos obtêm energia para o seu desenvolvimento e como ocorre o funcionamento dos ecossistemas. De acordo com a forma de nutrição, podemos classificar os seres vivos em dois grupos: autotróficos e heterotróficos. • Seres autotróficos: conseguem produzir seu alimento a partir de substâncias inorgânicas, não necessitando, portanto, ingerir nenhum ser vivo. Nesse caso, temos seres vivos capazes de realizar processos como a fotossíntese e a quimiossíntese. Os organismos fotossintetizantes, como algas e plantas, são capazes de utilizar a energia luminosa para produzir energia química e fixar o carbono em compostos orgânicos. Organismos quimiossintetizantes, por sua vez, são capazes de oxidar substâncias químicas e sintetizar seus compostos orgânicos. Exemplos: bactérias, alguns protistas e as plantas. • Seres heterotróficos: necessitam de moléculas orgânicas retiradas de outros seres vivos para a sua nutrição. Esses organismos podem adquirir essas moléculas por meio de processos de absorção ou ingestão, como é o caso dos animais e fungos. 7. Correlação dos grandes grupos de seres vivos e os tipos celulares básicos Em 1969, criou-se o sistema conhecido como os Cinco Reinos, propostos por Whittaker. • Reino Monera: organismos procariontes, unicelulares, e o modo de nutrição pode ser autotrófico ou heterotrófico. Exemplos: bactérias e as cianobactérias. • Reino Protista: seres unicelulares e pluricelulares, eucariontes, autotróficos ou heterotróficos. Exemplo: algas uni e multicelulares e protozoários. • Reino Fungi: organismos unicelulares e multicelulares, eucariontes e heterotróficos. Exemplo: bolores e cogumelos. • Reino Plantae: organismos multicelulares, eucariontes e autotróficos. Exemplo: pinheiros e os ipês. • Reino Animalia: organismos multicelulares, eucariontes e heterotróficos. Exemplos: o homem, as esponjas, e os peixes. Referências https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Seresvivos/Ciencias/biocelulas.php https://nova-escola-producao.s3.amazonaws.com/wzCs3fuW3W7vAv6c4G7u3gMtKvqrpr6keAgTjG9tpJWsbGzrqj4np9pmQJjh/ciencias- celulas-classificacao-seres-vivos-2-ne-261.jpeg http://educacao.globo.com/biologia/assunto/genetica/origem-e-evolucao-das-celulas-e-hipotese-de-endossimbiose.html https://www.infoescola.com/biologia/evolucao-celular/ https://www.portaleducacao.com.br/conteudo/artigos/pedagogia/origem-e-evolucao-da-celula/26352 https://www.biologianet.com/biodiversidade/seres-autotroficos-heterotroficos.htm https://www.colegioweb.com.br/sistematica-ou-taxonomia/grandes-grupos-de-seres-vivos.html https://www.todoestudo.com.br/biologia/celula-animal https://www.biologianet.com/ecologia/ecossistema.htm https://www.biologianet.com/botanica/reacoes-fotossintese.htm https://www.biologianet.com/botanica/algas.htm https://www.biologianet.com/botanica/ https://www.biologianet.com/biodiversidade/classificacao-das-bacterias.htm https://www.biologianet.com/zoologia/ https://www.biologianet.com/biodiversidade/fungos.htm https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Seresvivos/Ciencias/biocelulas.php https://nova-escola-producao.s3.amazonaws.com/wzCs3fuW3W7vAv6c4G7u3gMtKvqrpr6keAgTjG9tpJWsbGzrqj4np9pmQJjh/ciencias-celulas-classificacao-seres-vivos-2-ne-261.jpeg https://nova-escola-producao.s3.amazonaws.com/wzCs3fuW3W7vAv6c4G7u3gMtKvqrpr6keAgTjG9tpJWsbGzrqj4np9pmQJjh/ciencias-celulas-classificacao-seres-vivos-2-ne-261.jpeg http://educacao.globo.com/biologia/assunto/genetica/origem-e-evolucao-das-celulas-e-hipotese-de-endossimbiose.html https://www.infoescola.com/biologia/evolucao-celular/ https://www.portaleducacao.com.br/conteudo/artigos/pedagogia/origem-e-evolucao-da-celula/26352 https://www.biologianet.com/biodiversidade/seres-autotroficos-heterotroficos.htm https://www.colegioweb.com.br/sistematica-ou-taxonomia/grandes-grupos-de-seres-vivos.html https://www.todoestudo.com.br/biologia/celula-animal
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