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Citologia Tópicos: Método de estudos de células e tecidos Estrutura e ultraestrutura nuclear e citoplasmática Membrana plasmática Citofisiologia ÁRVORE DA VIDA Três principais domínios dos seres vivos Bactérias e Arqueias: seres procariontes = células mais simples/primitivas. ORIGEM E A EVOLUÇÃO DAS CÉLULAS As células são unidades funcionais e estruturais dos seres vivos. São divididas em dois tipos: Eucariontes: possui núcleo (abriga o material genético), genomas mais complexos, apresentam organelas. Procariontes (bactérias e arqueias): não apresentam envelope nuclear, genomas menos complexos, são menores e mais simples e não apresentam organelas citoplasmáticas ou citoesqueleto. Procariontes x Eucariontes Característica Procariotos Eucariotos Núcleo Ausente Presente Diâmetro Aprx. 1um 10-100um Citoesqueleto Ausente Presente Organelas Ausente Presente Conteúdo de DNA 1,5 x 107 a 5 x 106 1,5 x 107 a 5 x 109 Cromossomos Uma molécula de DNA Múltiplas moléculas de DNA Durante a evolução dos metazoários (animais pluricelulares), as células foram se modificando e se especializando, passando assim a exercer determinadas funções. Esse processo de especialização é chamado de diferenciação celular, onde há uma sequência de modificações bioquímicas, morfológicas e funcionais. A diferenciação celular também é um processo importante durante o desenvolvimento embrionário. CÉLULA Unidade fundamental da vida As células possuem duas partes fundamentais: o citoplasma e o núcleo. Os diversos componentes do citoplasma geralmente não são vistos nos preparos comuns, corados pela hematoxilina-eosina. A maior e mais proeminente organela das células eucarióticas é o núcleo. A compartimentalização causada pelas organelas citoplasmáticas é que permite o funcionamento eficiente das células eucarióticas. ORIGEM DO SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS Células primitivas invaginaram suas membranas plasmáticas. As membranas foram internalizadas e aos poucos se diferenciaram nas organelas. Organelas = endomembranas Teoria endossimbionte: origem de mitocôndrias e cloroplastos, através de eventos sucessivos de As células não diferenciadas ou incompletamente diferenciadas, são chamadas de células-tronco. Sua principal função é se multiplicar por mitoses para substituir as células do tecido que morrem por envelhecimento ou são destruídas por processos patológicos. fagocitose entre procariotos. Internalização de células procariontes para dentro da célula. DIVERSIDADE MORFOLÓGICA O citoesqueleto permite que as células se diferenciem em diversos formatos. COMPONENTES QUÍMICOS DAS CÉLULAS As células são compostas por substâncias: Inorgânicas: Água: componente mais abundante das células Íons: Na+, K+, Mg2+, Ca2+, HPO4*2-, Cl-... Orgânicos (contém Carbono) Lipídios Proteínas Carboidratos (hidratos de carbono) Ácidos nucléicos: DNA e RNA MEMBRANAS BIOLÓGICAS Membrana plasmática Membrana celular (das organelas) As duas estruturas possuem basicamente a mesma composição. As membranas biológicas são formadas por uma bicamada lipídica, estrutura de camada dupla que é atribuída exclusivamente a propriedades especiais das moléculas lipídicas. Funções da membrana: Permeabilidade seletiva: seleciona quais fluidos que entram e saem do interior das células. Proteção e delimitação: protege as estruturas celulares e delimitam quais são extracelulares e intracelulares. Transporte de substâncias: auxilia no transporte de diferentes substancias essenciais ao metabolismo celular. Reconhecimento de substâncias: reconhece e sinaliza as diferentes substâncias presentes no organismo. BICAMADA LIPÍDICA Forma a estrutura básica de todas as membranas celulares. Facilmente observada por microscopia eletrônica. Sua estrutura de camada dupla é atribuível a propriedades especiais das moléculas lipídicas, que se reúnem espontaneamente em bicamadas mesmo em condições artificias simples. Componentes da bicamada lipídica: Lipídios: constituem cerca de 50% das membranas. Os mais abundantes lipídios são os fosfolipídios. Eles são responsáveis pela estrutura da membrana. Parte hidrofílica (polar, grupo fosfato): a “cabeça”, tem afinidade com a água. Parte hidrofóbica (apolar, ácidos graxos): as “caldas”, não possuem afinidade com a água. Todas as moléculas lipídicas da membrana plasmática são anfifílicas, ou seja, possuem uma extremidade hidrofílica e ou hidrofóbica. Proteínas: representa cerca de metade da constituição das membranas. São representadas por enzimas (glicoproteínas, proteínas transportadoras e antígenos). Sua principal função é atuar como catalisadora. Carboidratos: se concentram no lado externo da membrana, ligando-se aos lipídios e proteínas. MODELO MOSAICO FLUIDO Bicamada lipídica contendo proteínas integrais e periféricas. A membrana plasmática estabelece os limites entre os meios intracelular e extracelular, regulando a entrada e saída de substâncias. Os lipídios e proteínas se movimentam. Proteínas se unem formando canal proteico. A fluidez e flexibilidade permitem às organelas a assumirem suas formas típicas e capacitam a propriedade dinâmica de brotamento e fusão de membranas. TRANSPORTE DE SUBSTÂNCIAS Endocitose (transporte em quantidade): migração de grandes partículas para o meio intracelular. É dividida em: Pinocitose: movimento de ingestão de partículas líquidas através de uma vesícula chamada pinossomo. Glicoproteínas: proteínas que desempenham papel nas interações célula-célula. - Na ligação com os lipídios formam os glicolipídios. - Na ligação com as proteínas formam as glicoproteínas. - Proteínas transmembranas: atravessam a bicamada lipídica de lado a lado, pois se ligam aos lipídios. - Proteínas periféricas: se concentram em um dos lados da bicamada associando-se aos lipídios de maneira superficial. Proceso comum em quase toda célula eucarionte e envolve gastos de energia. Específica Não-Específica Engloba partículas dissolvidas em fluido, formando vesículas de pinocitose. Fagocitose: não necessita de uma substância diluída. Englobamento de partículas (ex.: bactérias) Realizada por células especializadas. Formação de pseudópode e fagossomos. CITOESQUELETO Armação proteica encontrada nas células eucariontes. Funções: Sustentação Forma da célula Transporte de vesículas e organelas Movimentação celular Divisão celular (separação dos cromossomos) Composição: Microtúbulos: constituídos pela proteína tubulina. Classificação: Citosplamáticos: organização de estrutura e eventos. Mitóticos: aparecem na divisão celular. Centriolares: organizam-se formando os centríolos. Cliares e flagelares (mais estáveis): eixos dos cílios e flagelos. Microfilamento Filamentos intermediários Proteínas acessórias: reguladores, ligadoras e motoras. MICROTÚBULOS CITOPLASMÁTICOS Originam-se do centrossoma. O centrossoma também é denominado MTOC (centro organizador dos microtúbulos) e contém um par de centríolos e uma matriz centrossômica. Nos glóbulos brancos, a fagocitose é utilizada para envolver corpos estranhos, degradando-os até um formato considerado inofensivo ao sistema imunológico. Os centríolos são formados por microtúbulos. Proteínas motoras associadas aos microtúbulos: Interação usada no transporte intracelular. Microtúbulos mitóticos: Organização do fuso mitótico Auxiliam na separação dos cromossomos. Microtúbulos ciliares Movimentação através da dineína (proteínas motoras). Originadosdos corpúsculos basais. FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS São agrupados em 6 tipos: Filamentos de queratina Filamentos de vimentina Filamentos de desmina Filamentos de glias Neurofilamentos Laminofilamentos Encontrados predominantemente em células sujeitas a estresse mecânico. MICRFOFILAMENTOS DE ACTINA Proteína intracelular mais abundante nas células eucariontes. Encontrado nas células musculares (na parte mais externa). Bastante conservada: semelhança de 80% entre amebas e animais. NÚCLEO CELULAR A presença do núcleo é a principal característica que distingue as células eucarióticas das procarióticas. Abriga o genoma da célula, servindo como depósito da informação genética e como centro de controle celular. A replicação do DNA, a transcrição e o processamento do RNA ocorrem dentro do núcleo. Envoltório nuclear é formado por uma membrana dupla. Ele se comunica com o Retículo endoplasmático rugoso. Nos peixes essas proteínas motoras estão associadas a movimentação dos grânulos de pigmento (melanossomas). Síndrome da imobilidade ciliar: problema genético que impede o funcionamento da dineína. Acarreta diversos problemas respiratórios. Nucléolo: onde fica o DNA e o RNAr. O DNA se enrola nas proteínas até se tornar a cromatina ORGANELAS CELULARES O citosol é a parte entre as organelas e membrana plasmáticas. Contém água, aminoácidos e ribossomos livres (pode conter). A célula é composta por: Retículo endoplasmático Rugoso Liso Complexo de Golgi Lisossomos e endossomos (para saber qual é qual, precisamos analisar o conteúdo). Peroxissomos Mitocôndrias LISOSSOMOS Corpúsculos esféricos envolvidos por membrana. pH ~ 6.0 (ácido). Contém enzimas hidrolíticas (hidrolases ácidas): bomba de H+ O ambiente ácido é proporcionado por proteínas, que bombeiam o hidrogênio para dentro dos lisossomos. Importância da compartimentalização das células: permite que diversos processos celulares ocorram simultaneamente em locais diferentes da célula, definindo em que local e momento cada reação deve ocorrer. Função: Participam da digestão intracelular de materiais introduzidos nas células ou elementos da própria célula (autofagia). RETÍCULO ENDOPLÁSMATICO Rede de túbulos e vesículas que se estendem a partir do núcleo. Retículo endoplasmático rugoso: possui ribossomos aderidos em sua estrutura. Função: Armazenar proteínas. Complexo do poro: organização de proteínas contidas no envelope nuclear, que permite ou não a passagem de substâncias para o interior da célula. Autofagia: eliminação de organelas envelhecidas. Retículo endoplasmático liso: não possui ribossomos em sua estrutura. No fígado as enzimas dessa estrutura ajudam a combater substâncias tóxicas. Nos músculos servem como reservatório para íons de cálcio. Função: Síntese de ácidos graxos, fosfolipídios e esteroides. POLISSOMOS Estão livres no citosol. Conjuntos de ribossomos unidos por uma molécula de RNA. Os ribossomos se ligam a uma molécula de RNA, sintetizando várias moléculas da proteína correspondente daquele RNA, ao mesmo tempo. Quando houver formação de cadeias polipeptídicas no citoplasma, haverá a formação de polissomos. Quando a síntese proteica cessa, os ribossomos desligam-se do RNA voltando a ficarem livres no citosol. Função: Síntese de proteínas para uso da própria célula. COMPLEXO DE GOLGI Sistema de cisternas empilhadas, situado entre o RE e a membrana plasmática. Cada unidade de Golgi é chamado de dictiossomo. Local de processamento e separação de proteínas, para que sejam transportadas para seus destinos, como: endossomos, lisossomos, membrana plasmática ou secreção. Está envolvido no processamento de constituintes celulares que passam pela via secretora. Tem duas faces: Trans (côncava): saída das proteínas modificadas Cis (convexa): recebe vesículas contendo proteínas vindas do RE. Essas proteínas vão sendo modificadas enquanto passam pela cisterna do Golgi. Vias de secreção: Secreção celular As substâncias produzidas pelo reticulo são transportadas pelas vesículas até a face cis do complexo de Golgi. Nesse local as vesículas se fundem à organela e a substância é lançada em seu interior. Substâncias tóxicas e retículo endoplasmático liso Quando é utilizado de forma constante medicamentos, drogas ilícitas ou bebidas alcoólicas, o REL começa a se desenvolver muito mais para tentar expulsar tais substâncias. Com o aumento dessas membranas e suas enzimas, é necessário que cada vez mais as doses dessas substâncias sejam maiores para que possam fazer efeito. A substância segue por meio das vesículas atravessando as cisternas até chegar a face trans. Na face trans são formadas vesículas que brotam do complexo de Golgi. Elas são endereçadas a um local específico, como outras organelas ou para membrana plasmática. Quando as vesículas brotam da rede trans Golgi seu conteúdo se torna mais concentrado originando os grânulos de secreção. Via endocítica e o compartimento endossomal: Sistema de túbulos e vesículas de interior ácido. Compreende o endossoma primário (próximo a membrana plasmática) e os endossomas secundário (próximo ao complexo de Golgi). PEROXISSOMOS Organelas envoltas por uma única membrana, possuindo em seu interior enzimas oxidativas (catalase, urato oxidase, etc). Funções: Fazem a degradação do peróxido de hidrogênio. Beta oxidação dos ácidos graxos de cadeia longa (VLCFA). Metabolismo do ácido úrico. Detoxificação do álcool. Metabolismo de radicais livres. Catalisa as primeiras reações para a síntese de plasmalógenos (fosfolipídios mais abundantes na mielina). MITOCÔNDRIAS Durante o trajeto da substância para a face trans, várias modificações podem ocorrer, como adição de carboidrato e hidrólises parciais. Isso acontece por que as cisternas são ricas em enzimas. A enzima catalase reage com o peróxido de hidrogênio produzindo água e oxigênio molecular (O2): 2 H2O2 + Enzima catalase 2 H2O + O2 Quando não ocorre a beta oxidação dos ácidos graxos pelo não funcionamento dos peroxissomos, pode acarretar em problemas no sistema nervoso. Possuem formas variadas. Possui membrana dupla, sendo que a membrana externa (mais permeável) possui composição diferente da interna (mais seletiva). Na matriz mitocondrial contém várias enzimas. Possui DNA circular (característica de seres procariontes). A membrana interna possui ATP sintase. Funções: Produção de ATP. Remoção de cálcio do citosol. Reações de oxidação. Síntese de aminoácidos. Síntese de esteroides.
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