A Célula

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UNIDADE DE APRENDIZADO 1 – MATERIAL DE ESTUDO 1 
A CÉLULA
As células eucariotas são células organizadas, formadas por compartimentos internos chamados de organelas. As organelas desempenham funções importantes e são responsáveis pelo bom desempenho das células, por exemplo, as células do intestino, que apresentam projeções da membrana plasmática formando as microvilosidades. As microvilosidades aumentam a superfície de contato e absorvem mais os nutrientes que se encontram na luz do intestino. Os microtúbulos, juntamente com outros filamentos do citoesqueleto formam um arcabouço que dá forma e sustentação à célula. Também são responsáveis pelos movimentos celulares e condução de moléculas para dentro e para fora das células. Algumas células animais possuem flagelos, cuja função é a locomoção. No retículo endoplasmático rugoso ocorre a síntese de proteínas. A organela denominada de lisossomo armazena enzimas importantes para o metabolismo de várias moléculas. Também digere fragmentos de outras organelas ou de células que foram mortas, por exemplo, uma bactéria. Para que tudo funcione bem dentro da célula, é necessária energia. A organela responsável pela produção de energia é a mitocôndria. Esta organela possui material genético próprio (DNA) e é responsável por algumas características genéticas.
Desafio
Algumas pessoas apresentam doenças relacionadas às organelas. Seu desafio será relacionar as doenças abaixo com alterações das organelas:
1) A doença causa disfunção muscular e metabolismo energético muito elevado. As células musculares esqueléticas são muito sensíveis aos defeitos desta organela. Causa queda das pálpebras superiores e, posteriormente, dificuldade em deglutir, e fraqueza dos músculos inferiores. É uma doença hereditária, causada por mutações no DNA, e é de herança exclusivamente materna. 
Resposta: É causada pela mitocôndria. Organela que possui material genético próprio (DNA). A doença é exclusivamente de herança materna, uma vez que todas as mitocôndrias do embrião são derivadas do óvulo.
2) Esta doença provoca infecções crônicas do trato respiratório como sinusites e bronquites e pode levar à esterilidade masculina, por falta de motilidade dos espermatozoides. 
Resposta: É causada por mutações que afetam as proteínas dos cílios e flagelos. Os espermatozoides se locomovem através dos flagelos, alterações nas proteínas que formam esta organela podem levar à infertilidade masculina. Os cílios encontrados nas células da traqueia e dos brônquios impedem a entrada de impurezas, que inalamos, para os pulmões. Sua imobilidade pode acarretar vários problemas respiratórios como sinusites e bronquites.
3) A terceira doença é causada pela deficiência ou ausência total de uma enzima que deveria ser produzida e armazenada dentro de uma organela. A deficiência desta enzima interfere na metabolização de gorduras, causando seu acúmulo no interior da organela deficiente. Este acúmulo leva ao mal funcionamento dos órgãos como rins, fígado e coração.
Resposta: É causada pela organela que armazena enzimas, o lisossomo. Muitas enzimas produzidas e armazenadas nos lisossomos são importantes na metabolização de diversas moléculas. A incapacidade de metabolizar algumas substâncias por falta da enzima ou por baixa produção faz com que estas substâncias sejam acumuladas intracelularmente. Um exemplo é o acúmulo de lipídeos dentro das células do coração ou dos rins, interferindo no seu funcionamento. Algumas substâncias que ficam acumuladas nos lisossomos podem causar retardo mental e alterações do crescimento.
A célula eucariota é delimitada por uma membrana externa, e no seu interior são encontrados vários compartimentos, as organelas, que estão imersas em uma substância semifluida como uma gelatina, o citosol.
Exercícios
1) Dada as descrições abaixo, assinale a alternativa que melhor representa a ordem em que são encontrados dentro da célula hospedeira: 
II - Proteínas do capsídeo 
II - Partículas infectivas do vírus 
III - Ácido nucleico do vírus 
Resposta: III, I e II. Primeiro o vírus injeta o material genético dentro da célula (3), as proteínas do vírus serão sintetizadas (2), os vírus serão montados (1) tornando-se infectivos.
2) Os vírus de RNA requerem seu próprio suprimento de determinadas enzimas porque:
a) as células do hospedeiro destroem rapidamente os vírus. (Os vírus RNA requerem seu suprimento próprio de enzimas, pois irão necessitar delas para sua replicação, e suas células hospedeiras não as possuem.)
b) as células hospedeira não possuem as enzimas que podem replicar o genoma viral.
c) essas enzimas traduzem o RNAm viral em proteínas. (Essas enzimas irão utilizar o RNA viral como molde para a síntese de DNA, e não o RNAm. O DNA recém sintetizado servirá de molde para a síntese de RNAm que será traduzido em proteínas.)
d)  essas enzimas penetram na membrana das células hospedeiras. (Essas enzimas entram na célula hospedeira juntamente com a partícula viral. Somente dentro da célula, com o desnudamento do vírus é que as enzimas serão liberadas no citoplasma da célula.)
e)  essas enzimas não podem ser produzidas pelas células hospedeiras. (Essas enzimas são sintetizadas por informações contidas no genoma viral. Portanto, a célula hospedeira não é capaz de produzir essas enzimas.)
Resposta: B. Alguns vírus RNA, como o retrovírus, necessitam de enzimas que não são encontradas dentro das células hospedeiras, para que ocorra a multiplicação viral. Essas enzimas, portanto, são transportadas juntamente com os vírus. Quando eles infectam a célula hospedeira, imediatamente inicia-se a multiplicação viral, graças à presença destas enzimas.
3) Um vírus é constituído por:
a) material genético
b) parede celular (O vírus não tem parede celular. Ele possui envelope, que adquire da célula hospedeira, e um capsídeo de proteína.)
c) mitocôndrias (O vírus não tem mitocôndrias.)
d) ribossomos (As células procariotas e eucariotas apresentam ribossomos, mas os vírus não têm ribossomos.)
e) cloroplastos (Vegetais e algas apresentam cloroplastos, mas os vírus, não.)
Resposta: A. O material genético dos vírus pode ser DNA ou RNA.
4) O vírus HIV é um vírus RNA. Seu material genético pode se inserir no material genético da célula hospedeira, e toda vez que a célula se replica, o material do vírus também é replicado. Esse ciclo de replicação tem por nome:
a) lítico (No ciclo lítico, o material genético do vírus não está incorporado ao da célula. Ocorre a replicação do material genético do vírus através da maquinária da célula, novos vírus são formados e liberados. Por fim ocorre a lise celular.)
b) lisogênico
c) gemulação (A gemulação é uma forma de reprodução assexuada que ocorre por mitose. Os vírus utilizam a maquinária da célula para a formação de novos vírus. Eles são parasitas intracelulares obrigatórios.)
d) mitose (Ocorre nas células eucariotas. Ocorre a duplicação do material genético na célula parental, e depois a divisão celular, com formação de duas células idênticas.)
e) meiose (A meiose é um tipo de divisão celular em que uma célula diploide produz quatro células haploides. Esse processo não ocorre nos vírus.)
Resposta: B. O vírus HIV, através das enzimas transcriptase reversa, sintetiza DNA a partir de RNA. O DNA do vírus se integra ao DNA da célula. Toda vez que a célula replicar o material genético do vírus, ele também será replicado.
5) É comum a todos os vírus ter:
a) membrana plasmática e ribossomos (Vírus não possuem membrana plasmática, nem ribossomos.)
b) carioteca e DNA (Vírus não possuem carioteca, mas podem possuir DNA.)
c) carioteca e RNA (Vírus não possuem carioteca, mas podem possuir material genético na forma de RNA.)
d) capsídeo e material genético
e) capsídeo e ribossomos (Vírus não possuem ribossomos, mas possuem capsídeo formado por proteínas.)
Resposta: D. Vírus possuem capsídeo e material genético, que pode ser DNA ou RNA.
Todas as informações genéticas para o funcionamento das células estão contidas em nossos cromossomos. Ao longo de nossa vida, uma célula normalpode sofrer várias alterações no DNA, causando mutações. Essas mutações acumuladas fazem com que DNA gere informações erradas para o funcionamento da célula. Esse funcionamento alterado da célula pode levar à malignização ou à cancerização. Uma característica da célula cancerosa é a sua multiplicação desordenada, fazendo com que ocorra o tumor, que acaba comprometendo os órgãos do corpo. As células cancerosas podem se desprender do foco inicial e migrarem para outros locais do corpo, causando a metástase.
Um grande problema no tratamento contra o câncer é a dificuldade em atingir somente as células cancerígenas. Atualmente muitos milhões de dólares são investidos em pesquisas para que novos medicamentos e terapias contra o câncer estejam disponíveis. Uma grande expectativa tem sido depositada na utilização da nanotecnologia, na qual partículas muito menores do que o diâmetro de um fio de cabelo levariam medicamentos que atuariam somente nas células-alvo. Talvez esse seja um bom caminho a ser trilhado pelos cientistas na intenção de combater o câncer.
Veja a sequência de fatos na figura que ilustra a ocorrência do câncer de mama:
UNIDADE DE APRENDIZADO 1 – MATERIAL DE ESTUDO 2 
COMPONENTES QUÍMICOS DAS CÉLULAS
Desafio
Para realizar esse desafio, você deverá relacionar os aspectos da construção das membranas celulares (bicamadas) com a formação de bolhas de sabão.
Todos nós, quando criança, brincávamos de fazer bolhas de sabão. Para que isso fosse possível, misturávamos, em um copinho, uma certa quantidade de sabão e água, mergulhávamos um canudinho nessa solução e assoprávamos. Em seguida, era possível ver a formação das bolhas de sabão. Como isso era possível? Hoje, você consegue explicar a formação das bolhas de sabão?
1) Descreva o que as bolhas de sabão têm em comum com as membranas celulares.
Em ambos os casos (bolhas de sabão e membranas celulares), encontramos água e ácidos graxos que têm como unidade fundamental os fosfolipídeos. Os fosfolipídeos apresentam uma cabeça hidrofílica, que tem afinidade pela água, e uma cauda (hidrofóbica) constituída por duas caudas de ácidos graxos. Quando mergulhadas na água, as cabeças das moléculas dos fosfolipídeos são atraídas pelas moléculas de água. Em ambos os casos, as bicamadas são formadas, mas com algumas diferenças.
2) Descreva quais são as diferenças encontradas entre as bicamadas formadas entre elas.
Nas bolhas de sabão, suas caudas ficam voltadas para fora, e não para dentro, como ocorre nas membranas, visto que, nas bolhas, uma fina camada de água está presente no interior da bicamada, fazendo com que as cabeças hidrofílicas fiquem em contato com a água e as caudas hidrofóbicas fiquem em contato com o ar.
No nível químico, os átomos se combinam por meio de ligações químicas para formar moléculas, como água, carboidratos, lipídeos, proteínas e ácidos nucleicos, que são os componentes químicos das células.
Exercícios
1) Entre os componentes químicos das células, quais são os que determinam o comportamento celular, servindo como material estrutural, catalisadores químicos e motores moleculares?
a) açúcares (Os açúcares são fonte de energia a curto e longo prazo. Formam, por exemplo, a celulose e a quitina, e constituem polímeros complexos que atuam na comunicação celular.)
b) moléculas orgânicas e macromoléculas (As moléculas orgânicas e as macromoléculas constituem as células, além de água e íons.)
c) proteínas
d) nucleotídeos, açúcares, aminoácidos e ácidos graxos (Nucleotídeos, açúcares, aminoácidos e ácidos graxos são as chamadas moléculas orgânicas.)
e) ácidos graxos (Funcionam nas células como reserva concentrada de energia, sendo os principais constituintes das membranas celulares.)
Resposta: C. As proteínas determinam o comportamento celular, servindo como material estrutural, catalisadores químicos e motores moleculares, além de atuarem na regulação e sinalização celular.
2) São fonte de energia a curto e longo prazo, formam a celulose e a quitina e constituem polímeros complexos que atuam na comunicação celular. Que componentes químicos são esses?
a) proteínas (As proteínas determinam o comportamento celular, servindo como material estrutural, catalisadores químicos e motores moleculares.)
b) moléculas orgânicas e macromoléculas (Moléculas orgânicas e macromoléculas constituem as células, além de água e íons.)
c) nucleotídeos, açúcares, aminoácidos e ácidos graxos. (Nucleotídeos, açúcares, aminoácidos e ácidos graxos são as chamadas moléculas orgânicas.)
d) ácidos graxos (Os ácidos graxos funcionam nas células como reserva concentrada de energia, sendo os principais constituintes das membranas celulares.)
e) açúcares
Resposta: E. Os açúcares são fonte de energia a curto e longo prazo, formam a celulose e a quitina (polissacarídeos) e constituem polímeros complexos que atuam na comunicação celular.
3) Os ácidos nucleicos são de fundamental importância para a manutenção da vida. Marque a alternativa que melhor justifica essa afirmativa.
a) são responsáveis pela transmissão da informação genética. (Os ácidos nucleicos são de fundamental importância para a manutenção da vida porque são responsáveis pelo armazenamento e pela transmissão da informação genética.)
b) são responsáveis pelo armazenamento da informação genética. (Os ácidos nucleicos são de fundamental importância para a manutenção da vida porque são responsáveis pelo armazenamento e transmissão da informação genética.)
c) são responsáveis pelo armazenamento e pela transmissão da informação genética.
d) são fonte de energia. (Os carboidratos são fonte de energia. Os ácidos nucleicos são de fundamental importância para a manutenção da vida porque são responsáveis pelo armazenamento e pela transmissão da informação genética.)
e) solubilizam grande número de substâncias. (A água é um bom solvente por solubilizar um grande número de substâncias. Os ácidos nucleicos são de fundamental importância para a manutenção da vida porque são responsáveis pelo armazenamento e pela transmissão da informação genética.)
Resposta: C. Os ácidos nucleicos são de fundamental importância para a manutenção da vida porque são responsáveis pelo armazenamento e pela transmissão da informação genética.
4) As proteínas são constituintes básicos da vida. Desempenham, dentro e fora das células, funções essenciais para a sobrevivência dos organismos. As proteínas são formadas por 20 tipos de aminoácidos ligados. Cada aminoácido está ligado a outro por qual tipo de ligação?
a) ligação peptídica 
b) ligação iônica 
c) ligação covalente 
d) ligação glicosídica
e) ligação metálica
Resposta: A. Cada aminoácido está ligado a outro por uma ligação peptídica. Por meio dessa ligação, o grupo amina de um aminoácido une-se ao grupo carboxila do outro, havendo a liberação de uma molécula de água.
5) "Funcionam nas células como reserva concentrada de energia, sendo os principais constituintes das membranas celulares." A que componentes essa afirmação se refere?
a) açúcares (São fonte de energia a curto e longo prazo, formam a celulose e a quitina e constituem polímeros complexos que atuam na comunicação celular.)
b) ácidos graxos
c) proteína (Determinam o comportamento celular, servindo como material estrutural, catalisadores químicos e motores moleculares.)
d) moléculas orgânicas e macromoléculas (Constituem as células, além de água e íons.)
e) nucleotídeos, açúcares, aminoácidos e ácidos graxos (São as chamadas moléculas orgânicas)
Resposta: B. Uma das funções principais dos ácidos graxos é a construção de membranas celulares, as quais são constituídas por fosfolipídeos.
Você já deve ter escutado que o DNA (ácido desoxirribonucleico) é utilizado para identificar paternidade duvidosa. Você sabe como isso é possível?
Bem, o material é obtido a partir das células dos indivíduos (sangue, pele, swab bucal, etc.) e analisado em laboratório por meio de técnicas de biologia molecular. Embora o genoma humano tenha muita similaridade ao de outras espécies, o DNA de cada pessoa é único, com exceção dos gêmeos univitelinos.Cada pessoa tem um padrão específico de repetição de nucleotídeos, e esse padrão é herdado de seus pais. Assim, o DNA serve como uma impressão digital do indivíduo, e, no laboratório, essa característica proporciona a análise do DNA, que é realizada por uma técnica chamada DNA fingerprint ou impressão digital genética.