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Citologia 2020 FUNGO NÃO É PLANTA @fungonaoeplanta @fungonaoeplanta ▪ 1.Conceitos Básicos.................................................................pg.1 Origem e Evolução da Célula Experimento de Redi Experimento de Pasteur Teoria da Panspermia Teoria da Evolução Molecular Condições da Terra Primitiva Características das Moléculas para Formarem Sistemas Vivos Características do Metabolismo Retrato falado da 1°Célula Do Procarionte ao Eucarionte Do Unicelular ao Pluricelular Vírus Célula Procarionte Célula Eucarionte Organelas: citoplasma, membrana plasmática, mitocôndria, retículo endoplasmático e ribossomos, endossomos e complexo de golgi, citoesqueleto e núcleo ▪ 2.Bases Moleculares...............................................................pg.7 Conceitos Importantes 1. Água 2. Carboidratos 3. Lipídeos 4. Proteínas 5. Ácidos Nucleicos: DNA e RNA 6. Vitaminas 7. Sais Minerais ▪ 3.Bases Moleculares...........................................................pg.13 Substâncias Orgânicas Funções Estrutura Tipos de Transporte da Membrana: passivo e ativo Endocitose Exocitose Características da Membrana Tipos de Proteínas da Membrana Plasmática ▪ 4.Citoesqueleto..................................................................pg.19 Definição e Funções @fungonaoeplanta Movimentação Celular Elementos Estruturais: microtúbulos, microfilamentos e filamentos intermediários ▪ 5.Síntese de Energia..........................................................pg.21 Glicólise Fermentação Láctica Fermentação Alcoólica Fermentação Acética Respiração Celular ▪ 6.Material Genético...........................................................pg.27 Conceito Ligação dos Nucleotídeos Cromossomo (Estrutura) Centrômero e Classificação dos Cromossomos Cariótipo Humano Normal Mutações Células Haploides e Diploides ▪ 7.Mitose e Meiose..............................................................pg.33 Ciclo Celular Etapas do Ciclo Celular Interfase Fase Mitótica Sistema de Controle do Ciclo Celular O Ciclo e a Divisão Celular Fases da Mitose Citocinese Meiose Resultado da Mitose e Meiose ▪ 8. Agradecimentos.............................................................pg.33 @fungonaoeplanta 1 | P á g i n a ▪ Conceitos Básicos Todos os seres vivos são compostos por células. • Células: compartimentos envolvidos por membranas, preenchido com uma solução aquosa concentrada de substâncias químicas. Variam em tamanho, forma e funções. Logo, a Citologia é o estudo da origem, evolução e funcionamento das células. ▪ Origem da Vida: Teoria da Abiogênese x Biogênese Antigamente, a origem da vida era explicada através da Teoria da Abiogênese, assim a vida surgiria da matéria inanimada, de forma espontânea. Ou seja, simplesmente aparecia, sem qualquer razão biológica. Com isso, foram difundidas teorias que hoje chegam a ser cômicas, por exemplo, que ratos poderiam “nascer” a partir de roupas sujas (século XIX). Para questionar e tentar entender a origem da vida, começaram-se os experimentos. • O Experimento de Redi O Experimento de Redi colocou em dúvida a teoria da abiogênese. Francesco Redi, quis provar que a vida só poderia surgir a partir de um ser vivo preexistente (teoria da biogênese). Para isso, Redi utilizou dois frascos com animais mortos. O primeiro foi fechado com uma gaze fina, e o outro ficou aberto. Depois de algum tempo, percebeu-se que o frasco fechado não continha nenhuma larva, diferentemente dos que estavam abertos e permitia a entrada e saída das moscas. • Por fim, provou-se que as larvas não surgiam a partir do objeto “carne em putrefação”, e sim das moscas que botavam ovos na carne. CONTRADIÇÕES Apesar de a teoria da abiogênese ter perdido a credibilidade com o experimento de Redi, ela continuou sendo usada para explicar a origem de micro- organismos, como as bactérias. Isso porque alguns pesquisadores ainda não conseguiam imaginar como seres tão pequenos e relativamente simples poderiam realizar algum tipo de reprodução. @fungonaoeplanta 2 | P á g i n a Foi quando Louis Pasteur, ainda insatisfeito, quis provar que a teoria da geração espontânea era incorreta até mesmo para as bactérias (micro-organismos) e realizou um experimento que acabou de vez com essa hipótese. • Experimento de Pasteur Através de seu experimento, provou-se que a teoria da abiogênese não se aplica nem a seres pequenos como as bactérias. Assim, a Teoria da Abiogênese perdeu sua validade no meio científico, e sendo substituída pela Teoria da Biogênese (aceita), em que a vida só poderia surgir a partir de um ser vivo preexistente. ▪ Teoria da Panspermia Panspermia é a ideia de que a vida se originou de seres ou substâncias provenientes de outros locais do cosmo. Exemplo: meteoritos ▪ Teoria da Evolução Molecular Esta por sua vez, diz que a vida surgiu de um processo de evolução química. Começando pelos compostos inorgânicos: aminoácidos, açúcares, bases nitrogenadas, ácidos graxos etc. A partir desses, formaram-se proteínas, lipídios, ácidos nucleicos etc. E por fim, estruturas com capacidade de se autoduplicar e de realizar metabolismos. @fungonaoeplanta 3 | P á g i n a ▪ Condições da Terra Primitiva Entendemos como foi o processo para que se origine a via. Mas e a Terra, como era antigamente em seu processo de formação? • Atmosfera Primitiva = CO², N², CH4, CO E H²O (vapor). • Crosta Terrestre = perda de calor + resfriamento da superfície + formação de fina camada de material rochoso sólido. • Futuros Oceanos = Tempestades torrenciais (dezenas de milhões de anos) + água líquida acumulada nas regiões mais baixa. Ok, mas o que fundamenta a ideia de que a Terra que conhecemos hoje foi resultado dessas condições? Através do Experimento de Miller: Stanley Miller, partiu da premissa de que a Terra primitiva era composta por amônia, metano, hidrogênio e vapor de água. Assim, criou em 1952, um dispositivo no qual tais compostos eram aquecidos e resfriados, além de submetidos a descargas elétricas, sob a supervisão de Harold Ury. Assim, obtivemos as seguintes conclusões: • Compunha a Terra Primitiva: 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; • Antes de surgir a primeira célula existiam grandes massas líquidas, ricas em substâncias de composição muito simples; • As primeiras células surgiram na terra 3,5 bilhões de anos, no começo do período pré- cambriano; • Sob ação calor e a radiação ultravioleta, vinda do sol e de descargas elétricas oriundas de tempestades frequentes combinaram-se quimicamente e formaram os primeiros compostos de carbono. @fungonaoeplanta 4 | P á g i n a ▪ Características das Moléculas para Formarem Sistemas Vivos • Estabilidade (durar muito tempo); • Catalizarem a síntese de outras moléculas; • Gerarem cópias de si mesmas (“reprodução”); Exemplos de moléculas que estão presentes nas células atuais, e que também possuem essas características: • Polipeptídios (eficiência na ação catalítica); • Polinucletotídeos (estabilidade, alta capacidade de guardar informação e replicação); • Coacervados – aglomeração de moléculas informacionais; ▪ Retrato Falado da 1°Célula • Aquática; • Procariótica; • Anaeróbica; • Heterótrofa; • Assexuada; • Evolução na obtenção de energia; • Fermentação, Quimiossíntese, Fotossíntese e Respiração Aeróbica. ▪ Evolução das Células 1. A avaliação das mudanças presentes na célulaenquanto evoluía de procarionte à eucarionte: • Procarionte -> Eucarionte; • Membrana Plasmática: protege e regula; controla a entrada e saída de substâncias; possui o meio interno diferente do externo (estruturas); • Formação: de dobras, cisternas, vesículas, compartimentos e retículos originados da membrana primordial; • Sistemas de endomembranas; = Nascimento da célula eucariótica 2. A avaliação das mudanças presentes na célula unicelular enquanto se transformava multicelular: • Unicelular -> Multicelular; • Mais da metade da biomassa da terra é formada por seres unicelulares; • Com a união de seres unicelulares para formarem colônia, surgiram os multicelulares; • Desenvolveu-se: - proteção aos órgãos internos - exploração de novos ambientes @fungonaoeplanta 5 | P á g i n a - evolução na comunicação celular - criação de memória celular - diversidade de função e eficácia metabólica ▪ Citologia do Vírus • São parasitas intracelulares obrigatórios, pois fora de uma célula o vírus é inativo; • Só se reproduzem através de uma célula hospedeira; • Atacam tipos específicos de células. Por Exemplo: Existem os vírus que atacam células animais, vegetais e bactérias; • Os vírus mais conhecidos são que atacam as bactérias chamados de bacteriófagos; • É formado por duas partes: 1. Genoma viral (RNA ou DNA) - contém a informação para a produção de outro vírus. 2. Cápsula proteica - proteger o genoma viral - reconhecer outras células - facilitar a entrada em outras células ▪ Célula Procarionte • Pobreza de membranas (há somente à membrana plasmática); • Procariotas – Bactérias; • Parede celular – Proteção mecânica; • Ribossomo ligados a moléculas de RNA; • Cromossomo constituído de DNA; • Podem ter mesossomos; • Não tem citoesqueleto a forma é dada pela parede celular esférica ou bastão. ▪ Célula Eucarionte • Ricas em membranas; • Morfologicamente: citoplasma, envolvido pela membrana plasmática, núcleo, envoltório nuclear; • Possui vários compartimentos com funções diferentes. @fungonaoeplanta 6 | P á g i n a ▪ Organelas Citoplasma • Substância que preenche a célula; • Abriga as organelas e depósitos diversos; • Contém as organelas: mitocôndrias, retículo endoplasmático, aparelho de golgi, lisossomos e peroxissos (todos envoltos por membranas); • Matriz citoplasmática, ou citosol: contém água, íons, precursores de ácidos nucleicos, numerosas enzimas. Membrana Plasmática • É a parte mais externa do citoplasma; • Tem cerca de 7 a 10nm; • São formadas por duas camadas lipídicas: fosfolípides, proteína e glicídios. Mitocôndria • Organelas esféricas, ou alongadas; • Principal função: liberar energia gradualmente das moléculas de ácidos graxos e glicose. Retículo Endoplasmático e Ribossomo • Retículo endoplasmático: liso, rugoso ou granular; • Atuam na produção de lipídios e auxiliam no processo de desintoxicação do organismo; • Ribossomos: partículas ricas em RNA e proteínas. Endossomos e Complexo de Golgi • Endossomos: compartimento que recebe material da pinocitose; • Aparelho de golgi: vesículas circulares achatadas; • Separação e endereçamento das moléculas sintetizadas nas células. Citoesqueleto • Estabelece, modifica, mantém a forma da célula. • É responsável pelos movimentos celulares: contração, formação de pseudópodos e deslocamento intracelulares de organelas, cromossomos, vesículas e grânulos diversos. • É formado por: microtúbulos, filamentos de actina e filamentos intermediários. Núcleo • Contém cromossomos e é separado do citoplasma por membranas duplas (carioteca); • Cromatina e Nucléolo: rica em DNA associado a proteínas. @fungonaoeplanta 7 | P á g i n a ▪ Conceitos Importantes Os constituintes moleculares são responsáveis pelas interações químicas e bioquímicas entre milhares de moléculas que permitem a vida celular. • Ocorrem em meio aquoso; • A presença de íons é importante para manter a pressão osmótica e o equilíbrio acidobásico da célula; • A água é o componente encontrado em maior quantidade na célula. É polar e atua como solvente para íons e minerais; • Íons inorgânicos são necessários na função de cofatores enzimáticas; • A principal fonte de energia química utilizada nos processos vitais é o fosfato inorgânico, que compõe o ATP. Abaixo, estão as principais substâncias que compõe as células, entre elas, se encontram os polímeros. Polímeros São macromoléculas formadas a partir de unidades estruturais menores (os monômeros). Os monômeros são moléculas de baixa massa molecular os quais, a partir das reações de polimerização, vêm a gerar a macromolécula polimérica. @fungonaoeplanta 8 | P á g i n a ▪ 1. Água > Constitui cerca de 60% da composição corporal; > Atua no transporte de substâncias; > Atua na regulação térmica; > Realiza hidrólise: qualquer reação química na qual uma molécula de água quebra uma ou mais ligações químicas. ▪ 2. Carboidratos > São fontes de energia e subunidades dos polissacarídeos; > Possuem como fórmula geral (CH²O) n; > C6H12O6 = (CH²O)6. > Tipos de Carboidratos: 1. Monossacarídeos • São carboidratos mais simples • Compõe: glicose, frutose e galactose • Glicose: fonte de energia para as células Água como Solvente • Substâncias hidrofílicas = possuem “afinidade” com a água, e são solúveis nela. • Substâncias hidrofóbicas = possuem “aversão à molécula de água”, e são insolúveis nela. @fungonaoeplanta 9 | P á g i n a 2. Dissacarídeos • União de dois monossacarídeos • Glicose + Glicose = maltose • Glicose + Galactose = lactose • Glicose + Frutose = sacarose Oligossacarídeos • Formados pela união de 3 a 10 monossacarídeos • 3Galactose + Glicose + Frutose = Verbascose • 2Galactose + Glicose + Frutose = Estaquiose • Galactose + Glicose + Frutose = Rafinose 3. Polissacarídeos • São formados pela união de mais de 10 monossacarídeos • São o glicogênio (nos animais) e amido (nas plantas) • Função: Produção e armazenamento de energia • Celulose: polissacarídeo de glicose que faz a sustentação mecânica da parede celular dos vegetais • Quitina: polissacarídeo derivado da glicose que faz parte da parede celular dos fungos e do exoesqueleto dos insetos ▪ 3. Lipídeos > Lipídeos ou gordura > Do grego “lipos” = gordura > Constituem aproximadamente 34% da energia da dieta humana > É o mais calórico dos macronutrientes (1kg = 9kcal) > São compostos orgânicos: solúveis á solventes orgânicos (clorofórmio, éter, acetona, metanol, benzeno) > Hidrofóbico > Mesmos elementos estruturais do carboidrato: C, H e O > Não existe uma estrutura básica, cada classe possui a sua > Funções: Importante fonte energética; Isolamento térmico: camada subcutânea; Carreador de vitaminas lipossolúveis (Vitaminas A, D e K); Estrutural: componente das biomembranas; Proteção contra lesões traumáticas e choques dos órgãos vitais (coração, rins, fígado, baço, cérebro); @fungonaoeplanta 10 | P á g i n a 1. Ácidos Graxos • derivam os óleos e as gorduras Podem ser: • Saturada = origem animal (ligação simples) • Insaturada = origem vegetal (ligação dupla) • Triacilgliceróis = ácidos graxos armazenados nas células como reserva de energia por meio de ligações éster ao glicerol formam o triacilglicerol. Ou seja, éster + glicerol + ácidos graxos = triacilglicerol 2. Fosfolipídios • São componentes importantíssimos das membranas celulares. • Ácidos Graxos + Glicerol • Possui cabeça hidrofílica e caudas hidrofóbicas ▪ 4. Proteínas • São polímeros formados por aminoácidos • Aminoácidos: leucina, alanina, valina,ácido glutâmico, ácido aspártico, isoleucina etc. • Fórmula Geral: • R = pode ser 30 cadeiras diferentes laterais Por Exemplo: o que está em verde. ▪ 5. Ácidos Nucleicos: DNA e RNA • Ácidos Nucleicos são uma classe de moléculas que compõe: - DNA (ácido desoxirribonucleico) - RNA (ácido ribonucleico) • São bipolímeros constituídos por nucleotídeos @fungonaoeplanta 11 | P á g i n a • São produzidos naturalmente • Os nucleotídeos possuem três componentes característicos: - base nitrogenada - uma pentose (açúcar) - fosfato • A molécula sem o grupo fosfato é chamada de a nucleosídeo • Bases Nitrogenadas: • Dos 2 tipos de pentoses, temos: • Ligação entre os nucleotídeos no DNA e RNA é fosfodiéster • Os esqueletos covalentes dos ácidos nucleicos consistem em resíduos fosfatos e pentose alternados. • Bases nitrogenadas estão ligadas a intervalos regulares. • Os esqueletos tanto do DNA quanto do RNA são hidrofílicos. • Desoxirribonucleotideos @fungonaoeplanta 12 | P á g i n a • Ribonucleotídeos ▪ 6. Vitaminas São substâncias orgânicas de complexidade variável, que não são sintetizadas por humanos, devendo ser fornecida pela dieta. Vitaminas têm ações específicas em vias metabólicas, a maioria delas completam a ação das enzimas, sendo conhecidas como coenzimas. A característica fundamental das vitaminas é não serem sintetizadas por humanos e daí haver uma necessidade mínima diária de sua presença na dieta. O homem evoluiu convivendo com animais ou plantas sintetizadoras de vitaminas, utilizando os como fontes na dieta. Há uma grande variedade de estruturas químicas das vitaminas São classificadas em hidrossolúveis e lipossolúveis Vitaminas Lipossolúveis • Vitaminas encontradas associadas aos lipídeos, e sua absorção depende da presença destes. • A absorção se dá no intestino, sendo facilitada pela ação emulsificante da bile. • Após a absorção, são transportadas pelo sangue e distribuídas para os tecidos sob forma de um complexo proteico. @fungonaoeplanta 13 | P á g i n a • Devido a sua insolubilidade, elas não são facilmente excretadas na urina, sendo armazenadas no fígado e tecido adiposo preferencialmente. • A ingestão excessiva dessas vitaminas, principalmente a vitamina A e D pode levar ao acúmulo de quantidades tóxicas desses compostos causando Hipervitaminose. Vitaminas Hidrossolúveis • São vitaminas que são facilmente absorvidas e transportadas no sangue. • São facilmente excretadas pela urina, portanto, não são tóxicas quando ingeridas em grande quantidade • Geralmente são precursores de coenzimas para as enzimas do metabolismo ▪ 7. Sais Minerais • Os elementos minerais podem ser classificados como elementos principais e elementos- traço • Elementos principais: cálcio, magnésio, potássio, ferro, fósforo, enxofre e cloro. Eles constituem 60 a 80% de todo material inorgânico do corpo. É uma bicamada lipídica, cuja principal função é controlar o que entra e o que sai do interior da célula. ▪ Substâncias Orgânicas ** Em A os cálculos incluem água. E em B a água não foi considerada ** @fungonaoeplanta 14 | P á g i n a ▪ Funções • Envolver a célula; • Mantém as diferenças essenciais entre o meio extracelular (parte de fora da célula) e o citosol (parte interna da célula); • Demarca o espaço das organelas; • Controla a entrada e saída de substâncias da célula; • Atua como sensor de sinais externos, através de proteínas presentes na membrana. ▪ Estrutura • Todas as células possuem a estrutura geral da membrana plasmática iguais; • Bicamada Lipídica + proteínas; • A formação de bicamadas é atribuída às propriedades especiais das moléculas lipídicas que se arranjam espontaneamente dessa forma em solução aquosa; • A Bicamada Lipídica é relativamente impermeável, como a passagem da maioria das moléculas são hidrossolúveis, ocorrem nas proteínas; • Proteínas da Membrana: Transportar moléculas específicas, catalisar reações associadas à membrana, atuar como elos estruturais (conectam a membrana plasmática ao citoesqueleto e à matriz extracelular ou outra célula) ▪ Tipos de Transporte na Membrana @fungonaoeplanta 15 | P á g i n a 1. Transportes Passivos = sem gasto de energia ATP 1.1 Difusão Simples • Passagem de substâncias do local onde estão em maior quantidade para o local onde estão em menor quantidade; • Sem gasto de energia (ATP); • Simplesmente passam pela Membrana Plasmática. 1.2 Difusão Facilitada • Passagem de substâncias onde estão em maior quantidade para o local onde estão em menor quantidade; • Sem gasto de energia (ATP); • Com o auxílio da proteína. Processo: A) Moléculas que serão transportadas B) Proteína transportadora captura uma a molécula e a leva ao outro lado da célula C) O mesmo acontece com as outras moléculas. 1.3 Osmose • Passagem de substâncias através de uma membrana semipermeável; • Ocorre da solução menos concentrada para a mais concentrada; • Ocorre com a difusão na água. @fungonaoeplanta 16 | P á g i n a 2. Transporte Ativo 2.1 Bomba de Sódio-Potássio Processo: A) Três íons de sódio (NA+) do citoplasma (dentro da célula) se unem ao complexo proteico da membrana; B) Vem uma molécula de ATP, e “empresta o fosfato (P) para esse mesmo complexo proteico; ** Assim, o que antes era ATP, volta como ADP, pois perdeu um fosfato... C) Assim, esse fosfato dará energia para que o complexo proteico lance as moléculas de sódio para fora da célula; D) Com o complexo proteico disponível, dois íons de potássio, de fora da célula, se unem ao complexo. **Onde antes estava o sódio que foi lançado** E) O fosfato que estava ligado ao complexo, já sem energia, se desprende. E assim, o potássio é liberado para dentro da célula. @fungonaoeplanta 17 | P á g i n a ▪ Endocitose 1. Fagocitose É o englobamento de partículas relativamente grandes por pseudópodes. ▪ Exocitose Eliminação de substâncias por meio de bolsas membranosas. A exocitose é responsável por eliminar restos da digestão intracelular e a secreção celular. ▪ Características da Membrana Plasmática • Assimetria: a superfície interna reflete a externa; • Fluidez: permite que proteínas e moléculas lipídicas se desloquem no plano da membrana (depende da composição lipídica e da temperatura); • Proteína da Membrana: variam de membrana a membrana, desempenham funções específicas da membrana; ▪ Tipos de Proteínas da Membrana Plasmática Integrais • Proteínas transmembrana: estendem-se através da bicamada lipídica com parte de suas massas em ambos os lados, são anfipáticas; • Proteínas localizadas inteiramente no Citosol: associam-se com a bicamada através de uma ou mais cadeias de ácidos graxos ligados covalentemente, ou outros tipos de cadeias lipídicas chamadas de grupos prenila; • Proteínas localizadas inteiramente na superfície externa: associam-se à bicamada por uma ligação covalente ao fosfatidilinositol na monocamada lipídica externa. 2. Pinocitose É o englobamento de líquidos e pequenas partículas por meio de invaginações da membrana celular. @fungonaoeplanta 18 | P á g i n a Periféricas: nenhuma de suas partes penetra no interior hidrofóbico da bicamada lipídica • ligam-se a uma ou a outra face da membrana por interações não covalentes com outras proteínas; • podem ser liberadas da membrana por procedimentos de extração relativamente suaves; • exposição a soluções de força iônica muito elevada ou muito baixa (extremos de pH); • Proteínas Transmembrana: desempenhamfunções em ambos os lados da bicamada, transportam moléculas através delas, atuam como receptores; • Proteínas não-transmembrana: exercem funções em apenas um dos lados da bicamada lipídica, diversas proteínas envolvidas na sinalização intracelular são ligadas à metade citosólica da membrana plasmática por grupos lipídicos ligados covalentemente à proteína. ▪ Transporte Transmembrana Para a maioria das substâncias existe uma relação direta entre sua solubilidade nos lipídios e sua capacidade de penetração nas células. Observe abaixo: Atenção: A permeabilidade seletiva passiva e o transporte ativo são responsáveis pelas grandes diferenças na composição do citosol em comparação ao ambiente extracelular e ao líquido no interior das organelas envoltas por membrana. • O modo como uma proteína ligada à membrana associa-se com a bicamada lipídica usualmente reflete a função da proteína. @fungonaoeplanta 19 | P á g i n a ▪ Definição e Funções • Mantém a forma das células; • É responsável pela contração celular (movimentos da célula e pelo deslocamento de organelas e partículas no citoplasma) ; • É formado por microtúbulos, filamentos de actina, de miosina, e macromoléculas proteicas diversas. ▪ Movimentação Celular O Citoesqueleto auxilia na movimentação celular através de uma armação proteica filamentosa imersa no citosol das células eucarióticas responsáveis pela manutenção da morfologia celular. Função: • Manter a forma das células • Movimentação celular • Deslocamento de organelas ▪ Elementos Estruturais Microtúbulos: presente em quase todas as células eucarióticas. São polímeros compostos por unidades proteicas chamadas tubulinas. • Caracteriza-se pelo aspecto tubular e oco; • Funções: movimentos de cílios e flagelos, transporte intracelular de partículas, deslocamento de cromossomos na mitose (centríolos e fuso mitótico); @fungonaoeplanta 20 | P á g i n a • Cílios e flagelos: permitem o movimento da célula toda (flagelos) ou movimento de partículas ao longo da superfície celular (cílios). Sua estrutura possui aspecto de pequenos pelos, conectados por um feixe de microtúbulos e envoltos por uma membrana; ** Feixe de microtúbulos, formado por nove pares de microtúbulos e um par central ** • Centrossomo: é uma área densa de citossol próxima ao núcleo, envolvida na reprodução celular. No Centrossomo há um par de centríolo. No centríolo há compostos de microtúbulos e estão dispostos em um ângulo reto um do outro. Tem papel na formação e na regeneração dos cílios e flagelos; ** São estruturas cilíndricas formadas de nove trincas de microtúbulos arrumados em torno de um eixo central ** Microfilamentos: são polímeros helicoidais de actina, lembrando dois colares de pérolas enrolados. • Encontrados em grandes quantidades no músculo e em menor quantidade no citoplasma das células, onde constitui 5-30% das proteínas totais; • Funções: é responsável pela morfologia das células, transportar organelas (movimentos intracelulares), movimentos celulares (amebóide), envolvidos na contração de células musculares. Filamentos Intermediários: são fibras em forma de corda, com diâmetro intermediário entre o dos microfilamentos e microtúbulos. • Os filamentos formam redes que conectam a membrana plasmática com o envoltório nuclear, formando uma malha.; • São abundantes em células que sofrem atrito, como a epiderme, onde se prendem aos desmossomas; • Função: manutenção da forma celular (reforço estrutural) e estabelecer a posição das organelas no citoplasma. @fungonaoeplanta 21 | P á g i n a A fermentação é uma via de produção energética que utiliza uma matéria orgânica, como a glicose. São tipos de fermentação: Láctica, Alcoólica e Acética. É o processo químico, com a ausência de gás oxigênio (O2), no qual fungos e bactérias realizam a transformação de matéria orgânica em outros produtos e energia. É a forma que esses seres encontram para ter energia para desempenhar suas funções biológicas (anaeróbica). Independentemente do ser vivo que está realizando a fermentação, ela sempre ocorre no citoplasma (ou citosol) da célula e com o auxílio de enzimas, as quais atuam como catalisadores. Antes da fermentação ocorrer, um processo denominado de glicólise é realizado. ▪ Glicólise A glicólise é um processo químico no qual fosfatos (P) são incorporados à molécula de glicose, favorecendo a sua quebra em duas moléculas de ácido pirúvico. Se trata de um processo anaeróbico. Observe a seguir: Processo Detalhado 1. Duas moléculas de ATP se aproximam, ativando uma molécula de glicose (C6 H12 06), “emprestando” dois fosfatos. ** O que transforma esses dois ATP’s em ADP’s, pois o que era trifosfato (3) torna-se difosfato (2). 2. Essas duas moléculas de fosfato tornam a molécula de glicose instável, fazendo com que a ligação de seus átomos se desfaça Formando duas moléculas de 3C e 1 fosfato. https://brasilescola.uol.com.br/quimica/glicose.htm https://brasilescola.uol.com.br/biologia/o-citoplasma-das-celulas.htm @fungonaoeplanta 22 | P á g i n a 3. Quando ocorre a quebra, hidrogênio e elétrons são liberados e capturados por duas moléculas de NAD, formando 2NADH+. 4. Aqui, o fosfato se solta, voltando a formar o ATP. Resultado: 3C, que chamamos de ácido pirúvico ou piruvato. Resumindo: • Equação = C6H12O6+ 2ADP + 2Pi + 2NAD+ → 2C3H4O3 + 2ATP + 2NADH + 2H+ ▪ Fermentação Lática É realizada exclusivamente por ação bacteriana (os lactobacilos), ocorre após a glicólise, quando os carboidratos são a glicose ou a galactose, obtidas a partir da quebra de uma molécula de lactose (açúcar presente no leite). • Não há utilização de oxigênio; • Processo: NADH doa elétrons H+ ao ácido pirúvico = ácido láctico e NAD; • Realizam fermentação lática = bactérias, fungos, células musculares, lactobacilos etc. • Equação: Glicose + 2ADP + 2Pi → 2 Lactato + 2ATP + 2H2O @fungonaoeplanta 23 | P á g i n a Processo Detalhado Abaixo: ▪ Fermentação Alcoólica Trata-se de uma fermentação realizada por alguns tipos de bactérias e alguns fungos (como a levedura Sacharomyces cerevisiae). Nessa reação, o ácido é reduzido a etanol (álcool etílico) num processo constituído por duas etapas: Na primeira, o piruvato é convertido em acetaldeído (constituído por dois átomos de carbono) e ocorre a liberação de dióxido de carbono. Em seguida, o acetaldeído é reduzido a etanol pelo NADH. • Processo: ácido pirúvico perde H = liberação de Co², depois NADH reduz o acetaldeído à alcool etílico 3C. • Não utiliza oxigênio; • Realizam a fermentação alcoólica = bactérias, fungos e células vegetais. • Equação: Glicose + 2ADP + 2Pi → 2 Etanol + 2CO2 + 2ATP + 2H2O Processo Detalhado Abaixo: @fungonaoeplanta 24 | P á g i n a ▪ Fermentação Acética A fermentação acética é uma reação química que consiste na oxidação parcial do álcool etílico, com produção de ácido acético. Este processo é utilizado na produção de vinagre comum e do ácido acético industrial. • A fermentação ocorre quando o etanol, obtido a partir da fermentação alcoólica, entra em contato com bactérias da família Pseudomonaceae, como a Acetobacter ou Gluconobacter; • Lembrete: é um processo que procede a fermentação alcoólica, logo, é dependente dela; • Processo: após a fermentação alcoólica bactérias transformam o etanol em moléculas de ácido acético (C2H4O2) por meio de um processo de oxidação; • O ácido acético é o principal componente do vinagre. ▪ Respiração Celular A respiração celular é um processo para adquirir energia, ocorrerá no citoplasma quando se tratar de procariontese na mitocôndria no caso de eucariontes. Durante o processo moléculas orgânicas são oxidadas e ocorre a produção de ATP (adenosina trifosfato), que é usada pelos seres vivos para suprir suas necessidades energéticas. Ocorre em três etapas básicas: a glicólise, o ciclo de Krebs e a fosforilação oxidativa. Após a glicólise (já explicada anteriormente), inicia-se uma etapa aeróbia, a qual inclui o chamado: Ciclo de Krebs, também chamado de ciclo do ácido cítrico ou ciclo do ácido tricarboxílico. • Ciclo de Krebs O Ciclo de Krebs ocorre na membrana externa da mitocôndria. Antes de começar, devemos lembrar que o ácido pirúvico (resultante da glicólise) reage com o Complexo de Piruvato Desidrogenase, produzindo uma molécula de acetilcoenzima A (acetil-CoA), uma molécula de gás carbônico e NADH. • Ácido Pirúvico + Complexo de Piruvato Desidrogenase = acetil-CoA + CO² + NADH Primeira Etapa: a acetilcoenzima A (que possui 2 carbonos) se liga a uma molécula com a oxaloacetato (4 carbonos), gerando uma molécula chamada de citrato (6 carbonos) . • Acetil CoA (2C) + oxaloacetato (4C) = Citrato (6C) Segunda Etapa: o citrato é desidratado pela enzima aconitase, gerando o isocitrato. • Citrato (6C) + aconitase = isocitrato Terceira Etapa: o isocitrato é oxidado pela enzima isocitrato desidrogenase, em alfa-cetoglutarato. Nesta etapa uma molécula de NAD é reduzida em NADH+H+, e libera CO². • Isocitrato (6C) + isocitrato desidrogenase = alfa-cetoglutarato (5C) https://brasilescola.uol.com.br/biologia/ciclo-krebs.htm @fungonaoeplanta 25 | P á g i n a Quarta Etapa: o alfa-cetoglutarato é catalisado pela alfa-cetoglutarato desidrogenase, novamente, liberando CO² e reduzindo NAD em NaDH+H+, e formando succinil coenzima A. • Alfa-cetoglutarato + alfa-cetoglutarato desidrogenase = CO² + NADH+H+ succinil CoA (4C) Atenção: a partir daqui, não há mais perda de carbono Quinta Etapa: aqui, o succinil CoA é catalisado pela succinil CoA sintetase, liberando uma quantidade de energia o suficiente para produzir uma molécula de GTP (trifosfato de guanosina), e gerando o succinato. • Succinil CoA (4C) + succinil CoA sintetase = energia para produzir 1 GTP + succinato (4C) Sexta Etapa: o succinato entra em contato com a succinato desidrogenase, tornando uma molécula de FAD+ em FADH2, gerando uma molécula de fumarato. • Succinato (4C) + succinato desidrogenase = FADH2 + fumarato (4C) Sétima Etapa: aqui a molécula de fumarato é hidratada, com a enzima fumarase, gerando o malato. • Fumarato (4C) + fumarase = malato (4C) Oitava Etapa: o malato sofre a ação da enzima malato desidrogenase, tornando um NAD em NADH+H+ e gerando o oxalocetato. • Malato (4C) + malato desidrogenase = NADH+H+ oxalocetato (4C) Nona Etapa: por último, a molécula de oxalocetato somada ao citrato sintase, se une novamente a acetil CoA, reiniciando o ciclo. • Oxalocetato (4C) + citrato sintase + acetil CoA (2C) = citrato (6C) Processo Detalhado Abaixo Ciclo de Krebs @fungonaoeplanta 26 | P á g i n a • Fosforilação Oxidativa ou Cadeia Respiratória A terceira etapa da respiração celular, fosforilação oxidativa ou cadeia respiratória, ocorre na membrana interna da mitocôndria. Nela, há a oxidação de nutrientes do alimento que, como consequência, liberam energia química que posteriormente é produzida no transporte de elétrons na cadeia respiratória. Com a fosforilação oxidativa, as células ganham um reservatório de energia para as atividades metabólicas. O oxigênio é um elemento muito importante para o processo, pois ele contribui para a oxidação das moléculas, formando novas moléculas de adenosina trifosfato (ATP) e produzindo energia. A fosforilação oxidativa envolve dois processos: transporte de oxigênio e a quimiosmose. • Transporte de Elétrons Moléculas carreadoras de elétrons NADH e FADH2 transferem seus elétrons, provenientes do processo de degradação da glicose nas etapas anteriores da respiração celular, para a cadeia transportadora de elétrons. A cadeia transportadora de elétrons é constituída por moléculas carreadoras de elétrons enfileiradas na membrana interna da mitocôndria (em eucariontes) e da membrana plasmática (em procariontes). As moléculas de NADH transferem seus elétrons para a primeira molécula, uma flavoproteína denominada flavina mononucleotídeo. Já as moléculas de FADH2 transferem seus elétrons para uma quinona denominada ubiquinona ou coenzima Q, o único composto não proteico da cadeia, em um nível energético mais baixo. Na cadeia transportadora, os elétrons passam de molécula a molécula, fluindo em direção a um nível de energia mais baixo. Nesse processo, ocorre também o bombeamento de prótons da matriz mitocondrial, em eucariontes, para o espaço intermembranoso, formando um gradiente. Nos procariontes, o gradiente é formado por meio da membrana plasmática. Esse gradiente apresenta uma energia potencial armazenada, que é utilizada na produção de ATP. Em seguida, os elétrons ligam-se ao oxigênio e a íons H+ (prótons), formando água. Atenção O ciclo explicado acima corresponde a apenas 1 molécula de piruvato, e como sabemos, cada processo da glicose dá origem a 2piruvatos, ou seja, cada molécula de glicose tem 2 ciclos de Krebs. Saldo de 2 Ciclo de Krebs 2 PIRUVATO 6 NADH 2 FADH2 2 GTP 4 CO² Saldo de 1 Ciclo de Krebs 1 PIRUVATO 3 NADH 1 FADH2 1 GTP 2 CO² https://www.preparaenem.com/biologia/respiracao-aerobica.htm https://www.educamaisbrasil.com.br/enem/quimica/oxigenio https://www.biologianet.com/biologia-celular/membrana-plasmatica.htm https://www.biologianet.com/biologia-celular/membrana-plasmatica.htm @fungonaoeplanta 27 | P á g i n a • Quimiosmose Na membrana interna da mitocôndria (eucariontes) e na membrana plasmática (procariontes), está presente um complexo enzimático, a ATP-sintase, que atua na produção de ATP. A ATP-sintase promove o retorno dos prótons no gradiente citado anteriormente, liberando energia, e utiliza essa energia para a produção de ATP, por meio da fosforilação do ADP. A fosforilação oxidativa produz um saldo energético de cerca de 26 a 28 moléculas de ATP. Respiração Celular em Imagem Resumo Fermentações em Imagem Atenção A respiração celular apresenta um saldo energético de cerca de 32 moléculas de ATP, a maioria produzida na etapa de fosforilação oxidativa. @fungonaoeplanta 28 | P á g i n a ▪ Conceito O material genético refere-se aos ácidos nucleicos que codificam os genes, contém a informação genética de uma forma de vida orgânica. O conjunto completo dos genes de uma espécie é chamado genoma. ▪ Ligação dos Nucleotídeos O nucleotídeo é um conjunto formado pela associação de 3 moléculas: uma base nitrogenada, um grupamento fosfato e um glicídio do grupo das pentoses. As bases nitrogenadas variam de DNA para RNA. Na estrutura do DNA, temos: Adenina, Guanina, Timina e Citosina, e na composição do RNA temos as bases nitrogenadas Adenina, Guanina, Uracila e Citosina. Ao lado, a diferença que essas ligações apresentam: O material genético dos eucariontes constitui a cromatina, um conjunto de filamentos muito finos e longos, emaranhados no interior do núcleo interfásico. Esse material é formado pela associação do DNA com moléculas de proteínas denominadas histonas (que formam o nucleossoma). @fungonaoeplanta 29 | P á g i n a ▪ Cromossomo (Estrutura) Os cromossomos são estruturas formadas por uma molécula de DNA associada a moléculas proteicas, ou seja, é resultado da estrutura completa do DNA+histona+filamento etc. Nas células procariontes, observamos um cromossomocircular, nos eucariontes, os cromossomos são lineares e estão localizados no interior do núcleo. Abaixo, a estrutura do cromossomo eucariótico: @fungonaoeplanta 30 | P á g i n a ▪ Centrômero e Classificação dos Cromossomos Resumindo a estrutura do Cromossomo e o Material Genético @fungonaoeplanta 31 | P á g i n a ▪ Cariótipo Humano Normal ▪ Mutações As mutações são espontâneas e podem ser silenciosas, ou seja, não alterar a proteína ou sua ação. Podem ainda ser letais, quando provocam a morte, ou ainda acarretar doenças ou anomalias. As mutações também promovem a evolução já que determinam aumento na variabilidade genética. Agentes Mutagênicos: • Físicos: radiações ionizantes (raios X, radiações alfa, beta e gama) e radiação ultravioleta. • Químicos: colchicina, gás mostarda, sais de metais radioativos, alcatrão, benzeno, benzopireno etc. Mutações Cromossômicas Também chamadas de aberrações cromossômicas, são alterações na estrutura ou no número de cromossomos normal da espécie. Podem provocar anomalias e mal formações no organismo ou até a inviabilidade dele. • Por Exemplo1: Síndrome de Turner, monossomia do cromossomo X, cariótipo 44A + X0 = 45. Sexo feminino com ovários atrofiados, deficiência hormonal, esterilidade, ausência de menstruação, mamas pequenas, vulva infantil, pescoço alado, deficiência cardíaca, cromatina sexual negativa, raramente deficiência mental. @fungonaoeplanta 32 | P á g i n a Exemplo2: Síndrome de Down, trissomia do cromossomo 21 cariótipo 45A+ XX =47 ou 45A+ XY=47. Mais raramente pode ocorrer por translocação entre o cromossomo 21 e o 14. Ambos os sexos, deficiência mental, fendas palpebrais mongoloides, pescoço curto e grosso, cardiopatias, única linha transversal na palma da mão, genitália pouco desenvolvida, grande flexibilidade nas articulações. ▪ Células Haploides e Diploides Ao lado a representação de como o indivíduo se torna diploide. E abaixo, como a molécula de DNA se comporta durante a junção das características paternos com as maternas. @fungonaoeplanta 33 | P á g i n a ▪ Ciclo Celular A reprodução de uma célula ocorre quando uma sequência organizada de eventos distribui o material genético de maneira idêntica para as duas células-filhas. Esse ciclo de duplicação e divisão, conhecido como ciclo celular, é o principal mecanismo pelo qual todos os seres vivos se reproduzem. A manutenção da vida depende da capacidade das células em armazenar, recuperar e traduzir as características genéticas. Tais informações são passadas de uma célula para a célula-filha por meio da divisão celular. O DNA coordena toda a atividade biológica e armazena a informação genética que é transmitida de uma célula-mãe para as células-filhas. O objetivo do ciclo celular é duplicar todo o conteúdo de DNA presente nos cromossomos e, então, distribuir esse material de DNA para as células-filhas geneticamente idênticas, de forma que cada célula receba uma cópia integra de todo o genoma. Além de DNA, a célula também duplica suas organelas e o seu tamanho. ▪ Etapas do Ciclo Celular De forma geral, o ciclo celular está dividido em duas principais etapas: • Interfase = período no qual a célula não está se dividindo, mas está na fase de duplicação do DNA e produz organelas adicionais e componentes citosólicos, em antecipação à fase de divisão celular; @fungonaoeplanta 34 | P á g i n a • Fase Mitótica (M) = período no qual a célula está se dividindo e que consiste em uma divisão nuclear (mitose) e em uma divisão citoplasmática (citocinese) para formar duas células idênticas. ▪ Interfase Fase interna da célula, é um período de alta atividade metabólica em que a célula duplica o seu DNA e organelas proporcionando, assim, o seu crescimento. É composta de três fases: G1, S e G2 • Fase G1 = Corresponde ao intervalo entre a fase mitótica e a fase S. É a fase na qual a célula encontra-se metabolicamente ativa, em que duplica a maioria de suas organelas e componentes citosólicos. Inicia a replicação dos centrossomos. • Fase S = Intervalo entre a fase G1 e G2. É nessa fase que ocorre a duplicação do DNA, resultando na formação de duas células idênticas com o mesmo material genético. • Fase G2 = Corresponde ao intervalo entre a fase S e a fase mitótica. Nessa fase, há a continuidade do crescimento celular, bem como a síntese de proteínas em preparação para a divisão celular e finalização da replicação dos centrossomos. ▪ Fase Mitótica Ocorre a mitose (divisão nuclear) e a citocinese (divisão citoplasmática), eventos que são visíveis à microscopia, pois a cromatina se condensa em cromossomos distintos. • Mitose = ocorre em todas as células somáticas eucariotas e consiste na distribuição de dois conjuntos de cromossomos em dois núcleos separados, resultando na divisão exata das informações genéticas. É um processo contínuo subdividida em quatro etapas: prófase, metáfase, anáfase e telófase. • Citocinese = Consiste na divisão do citoplasma e das organelas da célula em duas células idênticas. A citocinese inicia na fase final da anáfase com a formação de um sulco de clivagem da membrana plasmática e se completa após a telófase, momento em que se pode perceber o início de um estrangulamento na região central da célula que está terminando sua divisão, resultando na separação completa da célula, o que caracteriza o fim da citocinese. @fungonaoeplanta 35 | P á g i n a ▪ Sistema de Controle do Ciclo Celular A replicação e a divisão de DNA e organelas ocorre de maneira ordenada graças a uma rede complexa de proteínas reguladoras que fazem parte do sistema de controle de ciclo celular, que garantem que processos importantes do ciclo ocorram coordenadamente e cada processo acabe antes que o próximo inicie. ** Se a síntese de DNA é desacelerada ou interrompida, a mitose e a divisão celular também serão atrasadas. ** O sistema de controle do ciclo celular tem essa capacidade por meio de mecanismos moleculares, chamados de pontos de verificação ou pontos de checagem (check-points). Abaixo os três pontos de checagem: @fungonaoeplanta 36 | P á g i n a @fungonaoeplanta 37 | P á g i n a ▪ O Ciclo e a Divisão Celular É por meio do ciclo celular que ocorre a duplicação do DNA nos cromossomos, para separar este material para as células-filha geneticamente idênticas, de forma que cada célula receba uma cópia íntegra de todo o genoma. @fungonaoeplanta 38 | P á g i n a Além de DNA, a célula também duplica suas organelas e o seu tamanho antes de dividir. Desta forma, durante toda a interfase – G1, S e G2, uma célula, em geral, continua a transcrever genes, sintetizar proteínas e aumentar a massa, fornecendo o tempo necessário para a célula crescer e duplicar as suas organelas citoplasmáticas. ▪ Fases da Mitose • Divisão do núcleo é um processo contínuo • As células em divisão permanecem cerca de 1 hora na mitose e depois de completada, ocorre a citocinese, que envolve a divisão citoplasmática • Resultam na formação de duas células-filha separadas a partir de uma célula progenitora Prófase O envelope nuclear permanece intacto, enquanto a cromatina é duplicada durante a fase S, que condensa em estruturas cromossomais definidas, que são as cromátides. Os microtúbulos do fuso mitótico vão se ligando a cada cinetócoro, à medida que os cromossomos são separados. Os microtúbulos do citoplasma desmontam e, então, se organizam na superfície do núcleo para formar o fuso mitótico. Os pares de centríolosse afastam pelo crescimento dos feixes de microtúbulos que formam o fuso mitótico, o nucléolo e a organela dentro do núcleo, onde os ribossomos são produzidos, se desmontando na prófase @fungonaoeplanta 39 | P á g i n a Metáfase Há o alinhamento das cromátides na “linha equatorial” do fuso, entre os dois polos. As cromátides alinhadas formam a placa metafásica. As células podem ser pausadas, quando os inibidores de microtúbulos são usados. Testes de cariótipos, utilizados para determinar o número e a estrutura cromossômica, normalmente, requerem células em metáfase, devido à facilidade de visualização. Anáfase Os polos mitóticos são separados mais ainda, como resultado do alongamento dos microtúbulos polares. Cada centrômero divide-se em dois e os cinetócoros pareados se separam. As cromátides-irmãs migram na direção dos polos opostos do fuso. @fungonaoeplanta 40 | P á g i n a Telófase Desmonte dos microtúbulos do cinetócoro e a dissociação do fuso mitótico. Os envelopes nucleares se formam em torno de cada núcleo, contendo as cromátides. As cromátides se descondensam em cromatina dispersada ou heterocromatina e os nucléolos se formam novamente no núcleo das células-filha. ▪ Citocinese É a divisão citoplasmática que segue a divisão nuclear. • Nos animais a citocinese é centrípeta, nos vegetais é centrífuga • Nas células vegetais se caracterizam por apresentar uma parede celular rígida, a citocinese não ocorre por estrangulamento. @fungonaoeplanta 41 | P á g i n a Resumindo ▪ Meiose Funções gerais é reduzir o número de cromossomos, de diploides (2n) para haploides (n), assegurar que cada um dos produtos haploides possua um conjunto completo de cromossomos e promover a diversidade genética entre os produtos. Resulta em apenas quatro células-filha, que podem não sofrer outras duplicações. Essas 4 células-filhas são geneticamente diferentes e com metade do número de cromossomos da célula que as originou. @fungonaoeplanta 42 | P á g i n a Tudo acontece através de uma única duplicação cromossômica, seguida de duas divisões nucleares. Em animais, por exemplo, o processo acontece nas gônadas e resulta na formação dos gametas (células reprodutivas). A meiose é dividida em Meiose I (reducional) e Meiose II (equacional) ▪ Resultado da Meiose e Mitose @fungonaoeplanta 43 | P á g i n a • A reprodução sexuada consiste na seleção aleatória da metade do conjunto de cromossomos diploides dos pais, para formar um gameta haploide, seguido da fusão de dois destes gametas haploides, a fim de produzir uma célula diploide que contenha a informação genética de ambos os gametas • Todas as etapas contribuem para uma mistura da informação genética na população, em que não há dois indivíduos exatamente com a mesma constituição genética • A meiose é formada por duas divisões nucleares que reduzem o número de cromossomos para o número haploide em preparação para a reprodução sexuada. Apesar de o núcleo se dividir duas vezes durante a meiose, o DNA é replicado apenas uma vez @fungonaoeplanta 44 | P á g i n a
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