Universidade Salgado de Oliveira Disciplina de Biologia Celular Organização Geral e Evolução das Células, Biomembranas, Matriz Extracelular e Junções Intercelulares Profª Larissa dos Santos
Evolução do conceito celular 1663 célula seria pequena cela (físico inglês Robert Hooke, ao observar em um microscópio de duas lentes um pedaço muito fino de cortiça vegetal)
Evolução do conceito celular Em 1674, microscopista e botânico Antoni van Leeuwenhoeck hemácias seriam células animais Século XIX: Teoria celular de Schleiden e Schawnn postula que todos os seres vivos são formados por células e apresentam um princípio comum de desenvolvimento onde as células se originam de outras pré-existentes.
Definição, tamanho e forma da célula Células: menores unidades estruturais e funcionais conhecidas, delimitadas por uma membrana que faz a separação do que está no meio intracelular com o meio no qual estão inseridas. Estrutura celular básica: membrana, citoplasma, ribossomos e material genético.
Célula animal (fonte: https://www.mundovestibular.co m.br/articles/214/1/conteudo- Enem-Celula-Animal-e-suascaracteristicas/Paacutegina1.ht ml) Célula vegetal (fonte: https://www.infoescola.com/cit ologia/celula-vegetal/) Célula bacteriana (fonte: https://www.biomedicinatotal. com.br/2015/05/a-paredecelular-de-uma-celula.html)
Tamanho das células A maior parte das células não pode ser visualizada a olho nu, pois são minúsculas, sendo vista apenas com o uso de microscópios e muitas vezes aliados a corantes e técnicas específicas. Fonte: https://www5.unioeste.br/portal/proex/projetos-proex/microscopio-virtual/optico-microscopio-virtual
Tamanho das células Limite máximo ou superior que as células podem alcançar suas dimensões são limitadas pela capacidade das células de realizarem processos de difusão ou transporte de gases e nutrientes de forma eficiente À medida que a célula cresce a relação área de superfície/volume não aumenta na mesma proporção o volume aumenta muito mais rápido que a área de superfície fazendo com que cada unidade de superfície tenha de equilibrar a entrada de nutrientes e a saída de resíduos tão rápido quanto necessários.
Formato das células Formas variam de acordo com a função que elas exercem e sua localização que é determinada pelo seu material genético. Diferentes tamanhos e formas das células.
Organização geral das células: eucariontes e procariontes Células eucariontes possuem carioteca e são ricas organelas e as procariontes não possuem carioteca e nem organelas. Estrutura básica comum a todas as células: presença de membrana plasmática, citoplasma, material genético e a presença de grânulos de ribossomos.
Células procarióticas Representadas pelos organismos unicelulares que compõem as bactérias e arqueas Composição menos complexa São compostas por membrana plasmática, parede celular em sua maioria, cápsula, nucleoide e prolongamentos filamentosos Organização do material genético este não possui um envelope nuclear, mas se organiza em uma região denominada nucleoide (cromossomo único)
Célula eucarionte Representadas por fungos, protistas, plantas e animais unicelulares (protistas e alguns fungos) ou multicelulares (fungos, plantas e animais). Mantêm várias cópias do seu DNA em um compartimento interno chamado núcleo que é envolto por uma membrana de camada dupla, o envelope nuclear, separando o DNA do citoplasma Além da presença da membrana plasmática, citoplasma, citoesqueleto, material genético e grânulos de ribossomos, encontramos organelas (mitocôndria, complexo de golgi, retículo endoplasmático, entre outras) que possuem funções específicas
Organização molecular das células As células de forma geral, procariontes e eucariontes apresentam a mesma composição química contendo milhares de moléculas orgânicas Citosol, por exemplo, contém água, carboidratos, proteínas, aminoácidos e nucleotídeos Água Importante para a manutenção da vida Representação da molécula de Representação da molécula de água
Organização molecular das células Carboidratos Função principal dos carboidratos: fornecer energia. São divididos em três classes de acordo com seu tamanho: monossacarídeos, oligossacarídeos (2 a 20 monossacarídeos) e polissacarídeos (mais de 20 monossacarídeos). Proteínas Polímeros longos através da combinação de 20 ou mais aminoácidos codificados diretamente no DNA Representação de aminoácido
Organização molecular das células Ácidos nucleicos Material genético (DNA ou RNA) Compostos por nucleotídeos (fosfato, pentose e base nitrogenada) Representação de um nucleotídeo. Fonte: NELSON & COX, 2014, p.281.
Organização molecular das células Lipídeos Principais constituintes da membrana plasmática. Moléculas de gordura Existem sob diversas formas
Estrutura e composição química das membranas biológicas As membranas biológicas participam do revestimento da célula Possuem uma permeabilidade seletiva de entrada e saída de moléculas e íons. Membrana muito fina, composta em sua maior parte por lipídeos (fosfolipídeos em dupla camada) onde estão inseridas proteínas Fosfolipídeos: moléculas mais abundantes nas membranas biológicas de todos os seres vivos. Possuem um comportamento anfipático extremidade polar (afinidade com o meio aquoso) devido ao grupo fosfato (cabeça hidrofílica) e outra extremidade apolar (aversão ao meio aquoso) devido aos ácidos graxos (cauda hidrofóbica)
Estrutura dos fosfolipídeos e sua orientação na membrana biológica. Fonte: Estrutura dos fosfolipídeos e sua orientação na membrana biológica. Fonte: ALBERTS et al, 2010, p.
Estrutura e composição química das membranas biológicas Lipídeos secundários Fosfatidilinositol e seus derivados: presentes em pequenas quantidades nas membranas das células de animais, orientação do tráfego de membrana e sinalização celular mediada por hormônios. Cardiolipina: predominante da membrana mitocondrial interna, torna a membrana mitocondrial impermeável a íons. Colesterol: importante na manutenção da estabilidade térmica da Colesterol: importante na manutenção da estabilidade térmica da membrana plasmática.
Estrutura e composição química da membrana plasmática Bicamada lipídica com proteínas nela inseridas. Modelo do mosaico fluido: composição lipídica permite o deslocamento de moléculas ao longo da membrana e mosaico por causa dos diferentes tipos de proteínas inseridas que cria esse aspecto. Proteínas integrais: proteínas de membrana que atravessam a bicamada lipídica. Proteínas periféricas: localizam-se na periferia da membrana, Proteínas periféricas: localizam-se na periferia da membrana, ligando-se a ela.
Representação do modelo de mosaico fluido da membrana plasmática
Fisiologia das membranas Bicamada lipídica serve como uma barreira semipermeável Participa da manutenção da homeostasia celular, como a captação de nutrientes, excreção de metabólitos, manutenção do gradiente eletroquímico, proteção contra patógenos, troca de moléculas entre as células, dentre outros
Transporte de resíduos através da membrana plasmática Difusão passiva: alguns lipídeos, gases e moléculas pequenas apolares conseguem atravessar a bicamada lipídica de forma espontânea, a favor de seu gradiente de concentração e sem gasto de energia Difusão facilitada: A maioria das proteínas transportadoras e todas as proteínas canal transportam solutos do meio onde estão mais concentradas para o meio menos concentradas sem gasto de energia Transporte ativo: moléculas e íons que atravessam a membrana Transporte ativo: moléculas e íons que atravessam a membrana biológica, através do auxílio de proteínas transportadoras, contra seu gradiente de concentração, gastando energia
Proteínas canal e transportadoras
Transporte de resíduos através da membrana plasmática (proteínas transportadoras) Uniporte: proteína transporta somente um soluto para o outro lado da membrana Simporte: transporte do primeiro soluto depende do transporte do segundo soluto no mesmo sentido Antiporte: transporte do primeiro soluto depende do transporte Antiporte: transporte do primeiro soluto depende do transporte do segundo soluto em sentidos opostos
Citoesqueleto O citoesqueleto é a estrutura responsável por dar toda a sustentação à célula, estando presente apenas nas células eucariontes devido a sua composição complexa Composto por três tipos de filamentos: filamentos de actina ou microfilamentos, filamentos intermediários e os microtúbulos
Representação do citoesqueleto
Filamentos do citoesqueleto Filamentos de actina: proteínas que apresentam subunidades globulares e compactas, altamente contráteis, auxiliam na formação de microvilosidades, etc. Filamentos intermediários: proteínas formadas por subunidades longas e fibrosas responsáveis por dar resistência mecânica a célula. Seu principal constituinte é a queratina. Microtúbulos: formados por uma proteína chamada tubulina. Participam da movimentação de cílios e flagelos, de organelas e da divisão celular.
Matriz extracelular Matriz extracelular: substância localizadas entre as células de um tecido. A matriz extracelular é uma rede estrutural gelatinosa composta principalmente por polissacarídeos cuja função é dar suporte às células No tecido conjuntivo: matriz extracelular possui glicosaminoglicanos (polissacarídeos), proteínas fibrosas estruturais (como colágeno, elastina e a fibrina) e especializadas (como fibronectina e a laminina).
Representação de matriz extracelular em tecido conjuntivo. Fonte: ALBERTS et al, 2010, p.1178.
Junções intercelulares Junções de ancoragem: ligam os citoesqueletos das células adjacentes Junções aderentes: locais de ancoragem para filamentos de actina, sendo essenciais para dar forma as estruturas dos organismos multicelulares Desmossomos: locais de ancoragem para os filamentos intermediários tendo como função proporcionar força mecânica Junções compactas: mantêm as células muito próximas, fechando a passagem de qualquer substância pelo espaço entre as células Junções comunicantes: criam passagens para íons ou pequenos peptídeos, conectando citoplasmas adjacentes
Representação de junções intercelulares (ou compacta)