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ORGANIZAÇÃO GERAL DAS CÉLULAS Profa. Krystyna Gorlach Lira Universidade Federal da Paraíba Departamento de Biologia Molecular (DBM/CCEN) 1 As células podem ser divididas em duas grandes categorias: ❖ as células procarióticas ❖ as células eucarióticas A célula procariótica em geral consiste em um único compartimento intracelular envolto por uma membrana plasmática. Os procariontes são unicelulares e são representados pelas bactérias e arquebactérias (arqueas) - são células, em geral, de menor tamanho e de estrutura relativamente simples. A célula eucariótica possui os compartimentos funcionalmente distintos envoltos por membranas. Os eucariontes são representados pelos organismos unicelulares (Protista: protozoários e algas; Fungi: leveduras) e pluricelulares (Fungi: fungos filamentosos; Plantae: plantas superiores, Animalia: animais e humanos). Tipos de células 2 Procarioto (do grego pro, “anterior”) Eucarioto (do grego eu “verdadeiro” ou “real” e karion, “âmago” ou “núcleo”) ✓ Não apresentam núcleo. O DNA está imerso no citosol em uma área chamada de nucleóide. ✓ Não possuem compartimentos celulares (organelas). ✓ Apresentam núcleo delimitado pelo envoltório nuclear. ✓ Apresentam vários compartimentos celulares (organelas). Células Procariontes (Bactérias e Arqueas) Células Eucariontes Animais Vegetais 3 Classificação dos seres vivos Árvore genealógica de organismos construída na base de sequências de nucleotídeos de RNA ribossômico 16S e 18S da subunidade menor do ribossomo • Na base dos estudos filogenéticos todos os organismos são agrupados em 3 domínios: Bactérias, Arqueias e Eucariotos. • Os organismos pertencentes aos domínios Bactérias e Arqueias são procariontes. • Todos os organismos eucariontes são agrupados em domínio Eucariotos. 4 Diversidade de organismos procariontes • Todos organismos procariontes são unicelulares. • Existe enorme diversidade de bactérias e arqueias (arquebactérias). http://www.old-ib.bioninja.com.au/options/option-f-microbes-and-biote/f1-diversity-of-microbes.html 5 Protozoário Amoeba proteus Protozoário Paramecium Diversidade de organismos eucariontes unicelulares Alga Euglena Algas Diatomáceas Protozoário Stentor • Muitas espécies de eucariontes são organismos unicelulares: protozoários, algas unicelulares, fungos unicelulares (leveduras). • Os protozoários podem ser tão elaborados, tão versáteis e tão complexos em seu comportamento como muitos organismos multicelulares. 6 Elodea sp. (folha) Diversidade de células vegetais Raiz de milho (Zea mays) Tradescantia discolor (epiderme - folha) • Células vegetais Estômato 7 Células do sangue humano Células epiteliais da pele humano Células adiposas humanas Célula nervosa humana • Existem mais de 200 diferentes tipos de células no corpo humano Diversidade de células humanas 8 Fonte: Alberts et al., 2017. Organização geral da célula animal e humana 9 Membrana plasmática delimita o espaço celular e possui inúmeras funções nos processos de transporte e comunicação celular. O núcleo contém o genoma e é o sítio principal de síntese de DNA e RNA. O citoplasma consiste no citosol e nas organelas citoplasmáticas. O citosol representa um pouco mais da metade do volume total da célula, é o principal sítio de síntese e degradação de compostos e o local de diversos processos celulares. Citoesqueleto: conjunto de filamentos proteicos presentes no citosol. Principais componentes do citoesqueleto são: microtúbulos, actina e filamentos intermediários, proteínas associadas. Centrossomo – o centro de formação de microtúbulos, possui um par de centríolos no seu interior. Participam no transporte intracelular, posicionamento de organelas, divisão celular e em vários outros processos celulares. Os ribossomos são estruturas que não estão envoltas por membrana; são compostos de RNA ribossômico e proteínas. Sintetizam as proteínas. 10 Organização geral da célula animal e humana c Retículo endoplasmático (RE): sistema de cisternas e túbulos contendo cerca de metade da área total da membrana em uma célula eucariótica. O RE rugoso possui ribossomos ligados à sua superfície citosólica e é responsável pela síntese de proteínas. O RE liso possui várias funções na célula, destacando a produção da maioria dos lipídeos e atuação como a reserva de íons de cálcio. Aparelho de Golgi consiste em pilhas de cisternas discoides. O aparelho de Golgi recebe lipídeos e proteínas do RE, seleciona, modifica e os envia para vários destinos. 11 Organização geral da célula animal e humana Os lisossomos contêm enzimas digestivas que degradam macromoléculas e partículas englobadas do exterior da célula por endocitose, bem como os componentes intracelulares (autofagia). A caminho dos lisossomos, o material endocitado deve passar primeiramente por uma série de organelas chamadas de endossomos. As mitocôndrias possuem duas membranas, o genoma próprio e os ribossomos. São responsáveis pela produção de ATP no processo de respiração celular, a qual consiste de oxidação de uma molécula orgânica, geralmente a glicose, liberando energia. Os peroxissomos são organelas que contêm enzimas utilizadas em várias reações oxidativas. Participam principalmente no processo de desintoxicação. Estruturas e compartimentos celulares 12 Fonte: Alberts et al., 2017. 13 Organização de célula eucarionte vegetal Fonte: http://gritmyfepa.gq 14 Peroxissomo Plasmodesmos https://www.google.com/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwjY2NOwvc7iAhWYnp4KHSD5CYEQjB16BAgBEAQ&url=https://gritmyfepa.gq/o-que-significa-o-termo-eucariota-vegetal&psig=AOvVaw3uZqT0WSi-W_jgUZpdo4sU&ust=1559691268454757 Parede celular é composta principalmente por celulose, contendo também a hemicelulose e pectinas. A região de união entre duas células adjacentes é chamada lamela mediana composta principalmente de pectinas. Plasmodesmos são canais presentes na parede celular responsáveis pela conexão citoplasmática entre células vizinhas, possibilitando a troca de moléculas de informação e metabólitos. 15 Organização de célula eucarionte vegetal Peroxissomo Plasmodesmos Vacúolo é preenchido por um líquido aquoso e envolto por uma membrana, denominada tonoplasto. Pode ocupar de 30 a 90% do volume celular total, dependendo do tipo e função da célula. Os vacúolos têm diversas funções: Podem atuar como os lisossomos, contendo enzimas digestivas em seu interior. Podem armazenar os metabólitos primários (açúcares, ácidos orgânicos e proteínas), pigmentos e os metabólitos secundários tóxicos, que precisam ser isolados do citoplasma (por exemplo, nicotina e taninos). 16 Organização de célula eucarionte vegetal Peroxissomo Plasmodesmos Os cloroplastos são presentes apenas em células vegetais. São um tipo de plastídios. Possuem duas membranas, o genoma próprio e os ribossomos. Realizam fotossíntese, o processo em qual a energia luminosa é convertida em energia química processando o dióxido de carbono (CO2), água (H2O) e minerais em compostos orgânicos e oxigênio gasoso (O2). Outros plastídeos armazenam os nutrientes, como, por exemplo os amiloplastos que armazenam amido, ou cromoplastos que armazenam pigmentos. 17 Organização de célula eucarionte vegetal Peroxissomo Plasmodesmos • A ciclose é um movimento citoplasmático que ocorre ao redor do vacúolo nas células vegetais. Esse movimento, impulsionado pela contração de filamentos de actina e miosina, arrasta organelas e várias substâncias presentes no citoplasma da célula. 18 Organização de célula eucarionte vegetal CARACTERÍSTICA CÉLULA ANIMAL CÉLULA VEGETAL PAREDE CELULAR AUSENTE PRESENTE CLOROPLASTO AUSENTE PRESENTE VACÚOLO AUSENTE PRESENTE CENTRÍOLOSPRESENTE AUSENTE RESERVA GLICOGÊNIO AMIDO DIVISÃO CELULAR CENTRÍPETA CENTRÍFUGA As principais diferenças entre célula animal e vegetal 19 Supõe-se que as organelas membranosas surgiram a partir de invaginações da membrana plasmática criando envoltório nuclear, retículo endoplasmático e outros centros funcionais especializados em diferentes atividades metabólicas. Hipótese - origem do envoltório nuclear https://evolucionismo.org/joscarneiroribeironeto/nossas-celulas-e-nossa-origem/ 20 Esta teoria postula que os cloroplastos e as mitocôndrias dos organismos eucariontes eram seres procariontes que se tornaram endossimbiontes, obtendo assim proteção e fornecendo energia ao hospedeiro. No genoma dos eucariotos foram incorporados os genomas de procariontes endossimbiontes. Os cloroplastos e as mitocôndrias - únicas organelas que possuem o genoma próprio e podem sintetizar algumas proteínas (possuem os ribossomos diferentes dos presentes no citoplasma). Possuem dupla membrana. Fonte: https://www.researchgate.net/publication/321944633 Hipótese - origem de mitocôndrias e cloroplastos (teoria endossimbiótica) 21 Mitocôndrias são únicas organelas da célula animal que provavelmente se originaram de bactérias. Bactéria aeróbia foi fagocitada pela célula eucarionte anaeróbia e estabeleceu uma endossimbiose com a célula hospedeira. Fonte: Alberts et al, 2010. Teoria endossimbiótica da origem de mitocôndrias Fonte: Alberts et al., 2017. 22 Cloroplastos são organelas da célula vegetal que provavelmente se originaram de bactérias fotossintéticas. Bactéria fotossintética foi fagocitada pela célula eucarionte aeróbia, que já possuía as mitocôndrias, e estabeleceu uma endossimbiose com a célula hospedeira. Célula animal e vegetal ao microscópio eletrônico de transmissão 23
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