Estruturas e Componentes Celulares Fisiologia e morfologia da Célula Microscopia Descoberta da célula e a Teoria Celular. Biologia Interativa

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1 Estruturas e Componentes Celulares Fisiologia e morfologia da Célula Microscopia Descoberta da célula e a Teoria Celular Biologia Interativa

2 O Mundo Microscópico da Célula A cada segundo seu corpo produz cerca de 2 bilhões de células vermelhas Todas as células que lhe compõem são formadas por um complexo sistema de membranas internas. Biologia Interativa

3 O Mundo Microscópico da Célula Algumas células são milhões de vezes menores que a ponta de um alfinete. As células que compõem o corpo da baleia apresentam tamanho quase indêntico ao de um rato.

4 O que são Células? Células são blocos de construção da vida. Unidades morfológicas e funcional dos seres vivos. Compõem todos os tecidos e orgãos do corpo. Contém a informação genética. Dão continuidade a vida. Células em divisão celular Biologia Interativa

5 O Mundo Microscópico da Célula: Uma Breve História Em 1676 Anton van Leeuwenhoek observa bactérias e as denomina de animáculos. Em 1665 Robert Hooker com um rudimentar microscópio composto visualizou a cortiça. Usou pela primeira vez o termo célula. Em 1855 Matthias Schleiden e Theodor Schwann anuciam a Teoria Celular

6 Credit Dr David Becker, Wellcome Images Células : Blocos de Construção da Vida Alguns organismos: Apresentam apenas um células (unicelulares) bactérias e protistas Outros apresentam muitas células (multicelulares) fungos, plantas e animais. Embrião de camundongo.

7 Visualizando Células: A Tecnologia dos Microscópios Para estudar morfologia das células cientistas utilizam o Microscópio Eletrônico de Varredura (M.E.V). Este tipo de microscópio utiliza um feixe de elétrons que varrem a superfície de objetos capturando sua forma. Permite visualizar objetos muito menores que um grão de areia. (b) Microfotografia eletrônica de varredura de um leucócito (célula de defesa)

8 Visualizando Células: A Tecnologia dos Microscópios Os Microscópios Eletrônicos de Transmissão (M.E.T) são úteis para desvendar a estrutura interna das células. Célula visra no Microscópio eletrônico de transmissão

9 Duas Grandes Categorias de Células Células são agrupadas em duas grandes categorias: Eucarióticas e, Procarióticas, Esta divisão baseia-se na morfologia e fisiologia celular Trypanossoma cruzi, protozoário parasita humano. Eucarioto E. Coli., bactéria que habita o trato digestivo humano. Procarioto

10 Células Procarióticas e a Evolução da Simplicidade Células procariotos estão entre os principais organismos que habitaram o planeta. Bactérias são os atuais representantes deste grupo. Característica principal: Ausência de membrana nuclear. Colônia de bactéria Staphylococcus aureus

11 Células Procarióticas: Procarióticas são menores que as eucarióticas. Não apresentam sistema de membranas internas (retículos endoplasmáticos e complexo de Golgi); Nas procarióticas o material genético está disperso no citoplasma (não apresentam carioteca). Célula procarióica Região do núcleo Núcleo Célula eucariótica Organelas

12 Célula Procariótica: Flagelos Material genético (DNA) Membrana plasmática Ribossomos Pili Parede Celular Cápsula

13 Células Eucarióticas e a Evolução da Complexidade Células eucarióticas constituem vegetais, animais, fungos e protistas. São usualmente maiores e estruturalmente complexas. São divididas em duas regiões: núcleo e citoplasma. Apresentam sistema de endomembranas (membranas internas). Célula Hepática (do Fígado) mostrando seu conjunto de membranas internas e suas organelas citoplasmáticas

14 Célula Eucariótica: Retículo Endoplasmático Liso Cromatina Núcleolo Envelope nuclear Núcleo Membrana plasmática Citosol Lisossomos Mitocôndria Centriolos R. E. Rugoso Microvilosidades Ribosomos Complexo de Golgi Microfilamentos Microtubulos Secreção por exocitose Filamentos intermediários Peroxissomos

15 Célula Eucariótica: Núcleo Envelope Nuclear Nucleolo Cromatina R.E. Rugoso R. E Liso Centrossomo Ribossomos Vacuolo Central Aparelho de Golgi Microfilamentos Filamentos intermediários Microtubulos CITOESQUELETO Mitocondria Peroxissomo Membrana Plasmática Parede Celular Cloroplasto Célula Vegetal P arede da célula adjacente Plasmodesmata

16 Célula Vegetal e Animal: Uma comparação Vacúolo Central Flagelo Mitocôndrias Cloroplasto Centríoloss Parede Celular

17 Células Eucarióticas e a Evolução da Complexidade Num primeiro processo a célula eucariótica formou um sistema de endomembranas que evoluiram da invaginação da membrana plasmática de células procarioticas. DNA Membrana Plasmática Procarioto ancestral Citoplasma Retículo endoplasmático Envelope Nuclear Núcl Célula com núcleo e sistema de endomembrnas

18 Células Eucarióticas e a Evolução da Complexidade Num segundo processo evolutivo relações endossimbióticas entre as células levaram o surgimento de mitocôndrias e cloroplastos. Procariotos heterotróficos aerobicos Procariotos fotosintéticos Cloroplastos Mitocondrias Célula eucariota fotosintética

19 Células Eucarióticas e Procarióticas: Uma Comparação Características Células procariontes Células eucariontes Envoltório nuclear Ausente Presente DNA Livre Condensado com proteínas Cromossomos Únicos Múltiplos Nucléolos Ausentes Presentes Divisão bipartição Mitose e meiose Ribossomas 70S * (50S + 30S) 80S (60S + 40S) Sistema de Endomembranas Ausentes Presentes Mitocôndrias Ausentes Presentes Cloroplastos Parede celular Ausentes Não celulósica Citoesqueleto Ausente Presente Presentes em células vegetais Celulósica em células vegetais

20 Membrana Celular: Modelo Mosáico Fluido As membranas celulares são compostas de: Uma camada dupla de fosfolipídio. Proteínas específicas dispersas na camada fosfolípídica. Fibras colageno FLUÍDO EXTRACELULAR ProteoglIcanos Molécula de polissacarídeo Carboidratos Fibronectina Membrana plasmática Integrina Molécula de proteoglicano Integrina Microfilamentos CITOPLASMA

21 Estrutura e Função da Membrana A membrana plasmática separa o meio intracelular do ambiente externo. Mantém condições de ph e osmolaridade adequadas (homeostase celular); Mantém equilíbrio iônico, absorve nutrientes, excreta toxinas, resíduos e produtos celulares; Auxilia na locomoção de seres unicelulares. Dá suporte e proteção à célula. Permite a interação célula- célula e célula ambiente.

22 Permeabilidade Seletiva da Membrana A membrana das células são seletivamente permeáveis. Permite a passagem livre de determinadas substâncias; Bloqueia e regula a entrada de outras para a célula. A passagem de muitas moléculas é regulada pela membrana (como p. ex. glicose). Vírus HIV aderidos à membrana celular.

23 Funções das Proteínas de Membrana CITOPLASMA c Atividade enzimática b Sinalização celular a Ligação do cioesqueleto à matriz extracelular Citoesqueleto d e Transporte Ligação intracelular f Reconhecime nto celular CITOPLASMA

24 Membrana Celular: Endocitose e Exocitose Endocitose: Consiste na captação e englobamento de partículas do ambiente Pode ser classificada em: Pinocitose partículas líquidas. Fagocitose partículas sólidas. Endocitose Macrófago endocitose. Eletrônico Transmissão realizando Microscópio de

25 Neurônios realizam exocitose durante suas trocas químicas (sinapses) Membrana Celular: Endocitose e Exocitose Exocitose Exocitose: Consiste na excreção de resíduos, partículas tóxicas, ou produtos celulares.

26 Cloroplastos e Mitocôndrias: Máquinas de Energia Células necessitam de um constante suplemento de energia para todas as atividades que desempenham. A conversão de energia é realizada por mitocôndrias e cloroplastos(presente somente em células vegetais); Mitocôndria Cloroplasto

27 Cloroplastos, Mitocôndrias e a Informação Gênica A informação genética em eucariotos está dividido entre o genoma nuclear e as organelas citoplasmáticas Mitocôndrias e cloroplastos carregam sua própria síntese protéica. Cloroplastos e mitocôndrias traduzem seus próprios genes de acordo com as informações do seu código genético.

28 Mitocôndria: Componentes Membrana externa Ribossomos DNA mitocondrial Membrana interna Crista Matriz Enzimas

29 Máquinas de Energia da Célula: Mitocôndria Mitocôndrias são organelas responsáveis pela respiração celular. Estão presentes em orgãos que exercem grande atividade metabólica. (a) (b) Localizam-se no citoplasma. Estão presentes células vegetais e animais. Mitocôndrias (em vermelho) espalhadas pelo citoplasma. O núcleo está em azul.

30 Cloroplastos: As Organelas Verdes Membrana interna e externa Cloroplastos são organelas que realizam fotossíntese. Definindo Conceito Fotossíntese: Processo de conversão de energia luminosa em energia química. Espaço entre as membranas Estroma Granum

31 Cloroplastos: As Organelas Verdes São delimitados por membranas lipoprotéicas. Nas membranas internas encontram-se a clorofila, pigmento responsável pela fotossíntese. O espaço entre as membranas internas é denominado estroma. Células vegetais apresentando cloroplastos. Microscopia ótica.

32 Retículo Endoplasmático (R.E.): Componentes R. E. Liso Envelope Nuclear (carioteca) R. E. Rugoso Ribossomos Subunidade menor Subunidade maior Ribossomo funcional

33 Retículo Endoplasmático (R.E.) É dividido em duas regiões: Retículo Endoplasmático Liso e Rugoso. R. E Rugoso Mitocôndria ( em vermelho) R. E Liso

34 Retículo Endoplasmático Rugoso (R.E.R) O R. E. Rugoso apresenta ribossomos aderidos a parede externa (daí vem o nome rugoso). Desempenha síntese de proteínas. Apresenta continuidade com a membrana nuclear. As proteínas sintetizadas são lançadas nos canais do retículo para serem processadas e armazenadas. Eletromicrografia mostrando parte de uma célula do pâncreas. Núcleo em azul, mitocôndria em laranja, um lisossomo em vermelho e o retículo endoplasmático rugoso em verde (Credit University of Edinburgh, Wellcome Images)

35 Retículo Endoplasmático Liso (R.E.L) Não apresenta ribossomos aderidos a membrana. É contínuo com R. E Rugoso. Atua na degradação de toxinas (desintoxicação). Participa da síntese de esteróides e fosfolipídios.

36 Ribossomos Ribossomos são sítios de produção de novas proteínas. São organelas responsáveis pela síntese protéica. Subunidade Maior Sítios de ligação do trna Sítio P Sítio A São compostas por duas subunidades. Sítio de ligação do mrna P A Contém o RNA ribossômico na sua constituição (rrna) Subunidade Menor (a)

37 Ribossomos: Sítios de Síntese Protéica Nos procariotos estão distribuidos nas células Nos eucariotos estão situados no citoplasma e na parede do retículo endoplasmático rugoso e no núcleo. (a) Retículo Endoplasmático Rugoso (a) e Núcleo Celular (b). Os ribossomos encontram-se aderidos na parede externa de ambas estruturas. (b)

38 Núcleo Celular e o Armazenamento da Informação Genética O Núcleo contém a informação genética da célula. É delimitada pela membrana nuclear (carioteca) que se comunica com os retículos endoplasmáticos. Do núcleo parte a informação (RNAm) necessário para a síntese protéica. Comparando a célula a uma cidade o núcleo é a prefeitura. Condrócito (célula do tecido cartilaginoso) mostrando núcleo celular em vermelho. Microscópio Eletrônico de Transmissão

39 Núcleo Celular: Componentes Envelope Nuclear Cromatina Condensada Núcleo Nucléolo Poros Cisternas do Retículo Endoplasmático Rugoso

40 Núcleo e a Organização da Informação Gênica Fita de dupla hélice de DNA Histonas Nucleossomos Enovelamento da fita nas proteínas Helicoidização Cromátides irmãs Centrômero

41 Complexo de Golgi: Componentes Face Cis do Complexo de Golgi Transporte de vesículas do R. E Rugoso Cisterna Formação de novas vesículas Face Trans do Complexo de Golgi Vesícula de transporte do Golgi Vesícula secretória da face trans

42 Complexo de Golgi: Processamento e Distribuição. Organela descoberta no século XIX pelo médico italiano Camilo Golgi Atua no armazenamento, processamento, empacotamento e transporte de produtos celulares. Responsável por processos pós-traducionais (p. ex. glicosilação). Apresenta-se abundante em células com grande atividade secretória (p. ex. produtoras de muco). (A) (B) (a) Camilo Golgi. (b) Leucócito humano mostrando o Complexo de Golgi. Microscópio Eletrônico de Transmissão

43 Complexo de Golgi: Processamento e Distribuição. Comparando a célula à uma cidade o Complexo de Golgi seria as vias de transporte. Produtos celulares são distribuídas em vesículas que brotam da face trans do complexo de Golgi Face Cis Complexo de Golgi. Microscópio Eletrônico de Varredura Vesículas da face trans

44 O Sistema de Endomembranas: Distribuição e Processamento dos Produtos Celulares R.E Rugoso Proteínas presentes na cisterna Fagossomo Membrana Vesículas Lisossomos contendo enzimas hidrolases ácidas Vesícula incorporada à membrana plasmática Complexo de Golgi Vesículas Secretórias Proteinas Secreção por exocitose Membrana Plasmática Fluido Extracelular

45 Lisossomos e a Digestão Celular Contém enzimas digestivas (hidrolases ácidas) Apresentam ph ácido. Digerem partículas estranhas e patógenos. Participam do processo digestivo da célula. Definindo Conceito Enzimas: Proteínas com atividade catalítica capazes de acelerar reações biológiccas. São capazes de quebrar macromoléculas em substâncias menores facilmente absorvidas pelo organismo. Vesícula fagocítica ((rosa))e lisossomo (roxo escuro). Ambos participam da digestão celular. Microscópio Eletrônico de Transmissão

46 Lisossomos e a Digestão Celular Lisossomos desempenha diferentes funções na digestão intracelular Se fundem com os vacúolos digestivos para participar da degradação do alimento. Lisossomo Enzimas Digestivas Membrna Plasmática Alimento Vacuolo Digestão Degradação de alimento realizada pelo lisossomo

47 Lisossomos e a Digestão Celular São responsáveis pela reciclagem de organelas Lisossomo Organela defeituosa Digestão Degradação de organelas defeituosas

48 Vacúolos Vacúolos são espaços internos da membrana plasmática. Armazenam produtos de nutrição ou de excreção, podendo conter enzimas. Existem dois tipos: Vacúolos contrateis de protistas e vacúolos centrais de plantas. Vacúolo Central Vacúolo Contrátil (a) Vacuolos contráteis em protistas (b) Vacuolo central em células vegetais

49 Cílios, Flagelos e a Locomoção Celular Cílios e flagelos são apêndices móveis das células que se projetam na superfície celular. Auxiliam na locomoção, e na captura de alimentos (no caso de protistas). No corpo humano, os cílios localizam-se nas vias respiratórias (traqueia e broquios) e nas tubas uterinas. Trypanosoma cruzi, protozoário flagelado parasita humano. Microscópio Eletrõnico de Varredura Paramecium, protozoário ciliado de vida livre. Microscopia Ótica

50 Cílios e Flagelo: Estrutura e Componentes Cílios e Flagelos compartilham estruturas comuns. 0.1 µm Par de microtúbulos externos Braços de dineína Microtubulo central Membrana plasmática Microtubulos Membrana Plasmática Corpo basal (b) 0.5 µm 0.1 µm Triple Corte transversal do corpo basal

51 Cílios e Flagelos e a Locomoção Celular Batimento dos flagelos Direção do nado Movimento Ciliar 1 µm 15 µm

52 Citoesqueleto e a Infraestrutura Celular O citoesqueleto é a infraestrutura da célula. Consiste de um conjunto de fibras e túbulos que formam uma complexa rede. filamentos de actina, microtubulos e filamentos intermediários) Citoesqueleto de células eucarióticas

53 Funções: O Citoesqueleto: A Forma e o Movimento Celular O citoesqueleto mantém a forma e dá suporte mecânico à celula. Permite os movimentos celulares. Participa dos processo de endocitose e exocitose. Citoesqueleto (em verde) de uma célula eucariótica

54 Citoesqueleto e o Movimento Celular O citoesqueleto atua na formação de pseudópodes. Definindo Conceitos: Pseudópodes: projeções da membrana plasmática que permitem o movimento da célula. Ameba mostrando pseudópodes

55 Superfície Celular: Proteção, Suporte e Interação Célula-Célula A superfície celular apresenta grande quantidade de especializações. Entre elas estão: Junções de oclusão, Desmossomos, Junções comunicantes, Microvilosidades.

56 Matriz extracelular Junções de Oclusão (bjunções de adesão (c) Junções comunicantes Membrana plasmática de células adjacentes

57 Bibliografia: Livros Amabis, José Mariano, Fundamentos da Biologia Moderna/José Mariano Amabis, Gilberto Martho -3.ed rev.e atual - São Paulo: Moderna. Albert, Bruce, Biologia Molecular da Célula/Bruce Albert, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts e Peter Walter Tradução Ana Beatriz Gorini da Veiga [et al].- 4.ed. Porto Alegre: Artmed. Snustad, Peter, Fundamentos da Genética Molecular Tradução Paulo A.Motta 4.ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan. Sites Profº John Kyrk Cell Alive!: