Prof. Dr. Roberto Cezar Lobo da Costa

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1 Prof. Dr. Roberto Cezar Lobo da Costa BELÉM/PA 2012

2 O QUE É CÉLULA? É a unidade mínima de um organismo, capaz de atuar de maneira autônoma. Cella = despensa ou câmara Animais Vegetais Algas Fungos Bactérias Século XVII Robert Hooke Cortiça - Favos de mel Lumes vazios de células mortas

3 CARACTERÍSTICAS GERAIS PROCARIONTES EUCARIONTES Bactérias e algas verde-azuladas 1 a 5 µm de diâmetro Demais organismos vivos 10 a 50 µm de comprimento Ausência da membrana que o separe o resto da célula do núcleo *Parede celular composta de polissacarídeos; *Membrana plasmática; *Citoplasma ; *Informação hereditária codificada em moléculas de ácido desoxirribonucléico (DNA). Núcleo envolto por uma membrana.

4 CÉLULA ANIMAL X VEGETAL

5 CONSTITUIÇÃO Parede celular Membrana plasmática Citoplasma Núcleo Retículo endoplasmático Complexo de golgi Vacúolo Mitocôndrias Plastídios Microcorpos Aleossomos Citoesqueleto

6 PAREDE CELULAR Envolve externamente a membrana plasmática e o conteúdo celular. Constituido por longas e resistentes microfibilas de celulose 1 microfibrila = 67 moléculas de celulose (500 moléculas de glicose); Matriz formada por glicoproteínas (proteínas ligadas á açucares) e por dois polissacarídeos, hemicelulose e pectina. Função: confere resistência e proteção celular, impedindo a lise osmótica além de conter enzimas e defesa contra bactérias e fungos (fitoalexina). Estrutura molecular Concreto armado

7 Formação da parede A formação da parede celular ocorre no final da telófase, com o surgimento da placa celular, que dará origem à lamela média e parte da membrana plasmática das duas células-filhas, por ela separadas. Liga firmemente uma célula a outra

8 Paredes celulares primárias São tipicamente finas (menos de 1µm) jovens e em crescimento Divisão celular; Secreção da parede celulósica primária; Essa parede é elástica e acompanha o crescimento celular. Tamanho Forma 65% - água; 35% - (90% - 30% de celulose, 30% de hemilelulose e 30% de pectina 10% proteínasextesina, expansina e outras glicoproteínas).

9 Paredes celulares secundárias São espessas e mais resistente maior parte do crescimento concluído. 65 a 85% - polissacarídeos (50% a 80% de celulose e 5 a 30% de hemicelulose); 15 a 35% - lignina (polímero hidrofóbico).

10 Pontuações Formação da parede primária e da lamela média; Elementos do retículo endoplasmático ficam retidos entre as vesículas em formação; Originando os plasmodesmas; pontuações. Não há deposição de material sobre essas áreas, originando diversos tipos de

11 MEMBRANA PLÁSMÁTICA Está situada internamente à parede celular e envolve o citoplasma com todas as suas estruturas e o núcleo. MODELO MOSAICO FLUIDO Fosfolipídeos Proteínas Glicoproteínas É semipermeável e seletiva. Controla a entrada e saída de substâncias da célula

12 Fosfolipídeos Grupo da cabeça: fosfato, serina, colina e glicerol FOSFOLIPÍDEOS ANFIPÁTICAS Dois ácidos graxos covalentemente ligados ao glicerol

13 Proteínas e glicoproteínas Glicolipídeos Glicoproteínas Proteínas integrais Proteínas periféricas

14 Transporte transmembrana

15 Transporte por meio de formação de vesículas

16 CITOPLASMA O hialoplasma ou citoplasma fundamental é um colóide gelatinoso que contém no seu interior as organelas ou organóides citoplasmáticos. Composição Água Carboidratos Lipídeos Íons Metabólicos secundários Citosol ou matriz citoplasmática Organelas Citoesqueleto Ribossomos Núcleo CICLOSE Carrega diversas organelas celulares e distribui substancias ao longo do citoplasma. A ciclose depende de interações constantes entre actina, miosina e proteínas formadoras dos microfilamentos. A actina associa-se à miosina e, com a hidrólise do ATP, é gerado um movimento interno.

17 Função do citoplasma Realizar diferentes reações bioquímicas; Facilitar a troca de substâncias dentro da células, bem como entre as adjacentes; Acumular substâncias do metabolismos primário e secundário.

18 NÚCLEO O núcleo é a organela que contém a informação genética responsável pela regulação do metabolismo, crescimento e diferenciação da célula. Genoma nuclear 1,2x108 pares de bases Dicotiledôneas: Arabidopsis thaliana 1x1011 pares de base Monocotiledôneas: Fritillaria assyriaca Informação restante Cloroplasto Mitocôndrias

19 Constituição do núcleo Sítio de síntese dos ribossomos Estruturas constituídas de DNA e proteínas Complexo DNA-proteína Espaço perinuclear Dupla membrana lipoprotéica Poro nuclear Matriz nuclear Nucléolo Cromatina

20 Complexo do poro nuclear Citoplasma Filtro supramolecular Os ribossomos deixam o núcleo através desta malha. Núcleo

21 Mecanismo de importação de proteína Sítios específicos Funsão ao núcleo Guanosina trifosfato

22 RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO Rede organizada de membranas internas podendo ao não está associada aos ribossomos. RE perinuclear RE cortical Função Sistema de comunicação (distribuição de substâncias); Via de troca de material entre o núcleo e o citoplasma de céls. adjacentes; Cisternas RE O acúmulo de íons de cálcio no lume regula o teor destes no citosol. Retículo endoplasmático rugoso Síntese de proteína de membrana e de secreção. Ribossomos Túbulos Única membrana lipoprotéica Retículo endoplasmático liso Síntese lipídica e formação de membranas.

23 COMPLEXO DE GOLGI Conjunto de dictiossomos ou corpos de golgi, constituidos por sacos discóides e achatados, chamados cisternas. Estruturas membranosas dispostas paralelamente. Contribui para a formação da membrana plasmática. Novas cisternas. Fábrica móvel que produz, separa e distribui produtos de secreção pela célula. Filamentos de actina miosina dependente de ATP

24 Processamento de proteínas e glicoproteínas no complexo de golgi RER Após processamento Glicoproteínas Golgi Reações enzimáticas GLICOSILAÇÃO Hidroxiprolina Serina Treonina Tirosina Glicoproteínas Excreção em forma de vesículas Identificação particular Para dentro ou para fora da célula Cis Mediana Trans Vacúolos Parede celular Carboidratos (manose) são removidos e outros açúcares são adicionados No golgi também são processados polissacarídeos não celulósicos (hemicelulose e pectina).

25 VACÚOLO As células meristemáticas em geral possuem numerosos vacúolos pequenos, que se fundem para formar um único vacúolo central na célula diferenciada. Normalmente ele ocupa 90% do espaço celular (células parenquimáticas). Origem: sistemas de membranas do complexo de golgi Vacúolo Uma membrana lipoprotéica trilamelar Tonoplasto. Constituição Água, substâncias inorgânicas (íons de Ca, K, Cl, Na, P, etc.), orgânicos (açúcares, ác. Orgânicos, proteínas, pigmentos hidrossolúveis, alcalóides, etc) e enzimas (nucleases, proteases, lipases, fosfatases, glicosidades, fosfolipases e sulfatases). Gera força motriz para o acúmulo de água. Rigidez estrutural - Planta herbácea ereta Pressão de turgidez Expansão celular

26 Formação do vacúolo na célula adulta Célula jovem Célula adulta

27 Função do vacúolo Armazenamento de substâncias, controle osmótico e processo lisossômico. Durante o alongamento celular Manutenção do ph da célula Autofagia Acúmulo de composto orgânicos e inorgânicos Gradiente de potencial osmótico-pressão de turgor Alongamento celular Fotossíntese CAM Acúmulo de CO 2 Dia / Noite 6,0 / 3,5 Invaginações-porções do citoplasma Vesícula Lise-hidrolases ácida Rompem ligações de fosfatos, estéreis e glicosídicas Hidrolisam proteínas e ác.nucléicos

28 MITOCÔNDRIAS São organelas derivadas de bactérias aeróbicas, que estabeleceram relações simbióticas com os ancestrais dos eucoriotos atuais. São organelas que contêm seu próprio genoma e se autoduplicam. Teoria da endossimbiose Mitocôndrias Derivadas de bactérias primitivas Englobadas por células procarióticas mais desenvolvidas Relação de endossimbiose Um oferta proteção e nutrientes. Fornece energia advindo do processo de respiração celular. Envolve um complexo sistema enzimático

29 Constituição da mitocôndria Matriz Água, íons, fosfatos, coenzimas e enzimas, RNA, DNA e ribossomos. Depósito de cátions divalentes, compostos fosfatos insolúveis ou cálcio. Semelhante ao citosol Codifica algumas proteínas específicas da organela. Dividem-se por fissão binária. O nº pode variar dependendo da demanda energética. Seletiva (70% proteínas): íons (prótons H + ), mas é permeável a ATP, ADP e piruvato. Lipoproteicas Circular Permeável: íons.

30 Função das mitocôndrias Quebra de glicose no Citoplasma Respiração aeróbica Piruvato Obtenção de energia na forma de ATP quimiosmótico. 2 moléculas de aa glicina Fotorespiração É formado o aa serina Liberação de uma molécula de CO 2 Sementes oleaginosas Mitocondrias se associam ao glioxissomos Realizando parte do ciclo glioxilato Reações que resultam em energia a partir de reversas lipídicas, com a formação de carboidratos no citoplasma.

31 PLASTÍDIOS OU PLASTOS São organelas com formas e tamanhos diferentes. Classificam-se de acordo com a presença ou ausência de pigmentos ou com o tipo de substância acumulada. Constituída por duas membranas lipoprotéicas (glicosilglicerídeos) contendo uma matriz denominada estroma, onde se localiza os tilacóides. Origem: cianobactérias-endossimbiose Semi-autônomas contêm seu próprio DNA e maquinaria para a síntese protéica (ribossomos, RNAs transportadores e outros componentes). Pró-plastídeos Organelas pequenas, sem cor, com poucas membranas internas. Ocorrem na oosfera e nos tecidos meristemáticos. No caso das plantas estarem no escuro os pro-plastídeos desenvolvemse em estioplastos Cloroplasto Cromoplasto leucoplasto A manutenção da estrutura do cloroplasto depende da presença de luz, no escuro podem ser revestidos a estioplastos. Os cloroplastos também se convertem em cromoplastos na fase de amadurecimento dos frutos. Os leucoplastos podem se converter em cloroplastos, o que explica a coloração esverdeada adquirida por exposição freqüente de luz.

32 Cloroplasto Os cloroplastos pertence ao grupo de organelas produtoras de energia. Contem pigmentos do grupo das clorofilas, além de outros pigmentos, como os carotenóides, que constituem o sítio da fotossíntese.

33 Cromoplasto São portadores de pigmentos carotenóides (geralmente amarelos, alaranjados ou avermelhados) e usualmente não apresentam clorofila ou outros componentes da fotossíntese. São encontrados, na maioria das vezes, nas células de pétalas e outras partes coloridas de flores, em frutos e em algumas raízes. Além dos carotenóides, também acumulam óleos essenciais, sendo denominados elaioplastos

34 Leucoplastos Não possuem pigmentos, mas armazenam substâncias. Amido: amiloplastos Encontrados em tecidos ou órgãos de reserva. Proteína: proteinoplastos Encontrados nos elementos crivados (Plastídios P).

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36 MICROCORPOS São organelas esféricas envoltas por uma única membrana e especializada por uma série de funções metabólicas. Os dois tipos principais de microcorpos são: Peroxissomos Tem função de remoção de hidrogênio de substâncias orgânicas, consumindo O 2 no processo, de acordo com a seguinte reação: RH 2 + O 2 R + H 2 O 2 O peróxido, potencialmente prejudicial, produzido nessas reações é degradado nos peroxissomos pela enzima catalase. H 2 O 2 H 2 O + 1/2O 2 Glioxissomos São encontrados nas sementes de oleasinosas, que contêm enzimas do ciclo do glioxilato que auxiliam na conversão dos ác. graxos armazenados em acúcares. Os ác.groxos vão para o glioxissomo, onde sofrem a β-oxidação, e juntamente com reações que ocorrem na mitocôndria dão origem ao malato, que por meio de outras reações, no citoplasma, forma carboidratos.

37 ALEOSSOMOS Muitas plantas sintetizam e armazenam grandes quantidades de triacilglicerol na forma de óleo, durante o desenvolvimento da semente. Esses óleos acumulam-se em organelas denominadas oleossomos, também conhecida como corpos lipídicos ou esferossomos. Os aleossomos são envolvidos por uma meia unidade de membrana ou seja, uma camada monolipídica derivada do RE. Proteínas oleosinas estão presentes na meia-unidade de membrana. Uma de suas funções é a manutenção de cada oleossomo como uma organela distinta, evitando sua fusão com outros oleossomos. Os lipídeos dos aleossomos são degradados durante a germinação da semente e convertidos em sacarose com o auxílio do glioxissomo.

38 CITOESQUELETO O citosol está organizado em uma rede tridimensional de proteínas filamentosas, o citoesqueleto. Essa rede proporciona uma organização espacial para as organelas e serve como um arcabouço para os movimentos das organelas e de outros componentes do citoesqueleto. Ele também apresenta papéis fundamentais nos processos de: Mitose; Meiose; Citocinese; Deposição de parede; Manutenção da forma celular; Diferenciação celular.

39 O Citoesqueleto consiste de três tipos de elementos: Microtúbulos Microfilamentos Filamentos intermediários

40 Microtúbulos São cilindros ocos com diâmetro externo de 25nm; são compostos de polímeros de proteínas tubulinas. O monômero de tubulina dos microtúbulos é composto por duas cadeias de polipeptídios similares (α e β-tubulina). Um único microtúbulo consiste de centenas de milhares de monômeros de tubulina organizados em 13 colunas, os protofilamentos Funções Atua no crescimento e diferenciação das células; No citoplasma, sob a membrana plasmática, controlam o alinhamento das microfibrilas de celulose; Atua no direcionamento das vesículas secretoras originadas da rede trans-golgi; Componentews dos flagelos dos gametas masculinos móveis de briófitas, pteridófitas e algumas gimnospermas.

41 Funções do microtúbulos Formação de fibras Responsável pelo estabelecimento do plano da divisão celular.

42 Microfilamentos São estruturas com cerca de 5 a 7nm de diâmetro. Constituem de monômeros de actina (actina G) e formam, por polimerização, uma estrutura quaternária fibrosa (actina F), que se dispõe como dois cordões em arranjo helicoidal Responsáveis pelo movimentos das organelas citoplasmática, e a força geradora vem da interação dos filamentos de actina e miosina. Participam do crescimento e diferenciação celular e em geral se orientam paralelamente ao plano de alongamento dela. Os microfilamentos parecem participar, juntamente com os microtúbulos, da formação do fragmoplasto durante a divisão celular, na telófase.

43 Filamentos intermediários Estruturas com cerca de 7 a 11nm de diâmetro. São formados por diferentes proteínas fibrosas enroladas helicoidalmente, como as queratinas e as lâminas nucleares. Tem papel na manutenção da estrutura do núcleo e da célula. Estão envolvidas na reorganização do envoltório nuclear durante a divisão celular.

44 REGULAÇÃO DO CICLO CELULAR O ciclo da divisão celular é o processo pelo qual ocorre a reprodução da célula e de material genético, o DNA nuclear. As quatro fases do ciclo celular são designadas: G1, S, G2 e M. O DNA é preparado para a replicação Preparo para mitose DNA replicado

45 Referências bibliográficas - KERBAUY, Gilberto Barbante - 2 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, TAIZ, Lincoln. Fisiologia Vegetal. 4 ed. Porto Alegre: Artmed, APPEZZATO-DA-GLÓRIA. Anatomia Vegetal. Viçosa: UFV, 2003.

46 O B R I G A D O