Semana 8 Rubens Oda (Hélio Fresta) Este conteúdo pertence ao Descomplica. Está vedada a cópia ou a reprodução não autorizada previamente e por escrito. Todos os direitos reservados.
CRONOGRAMA 04/04 Exercícios: bioquímica 05/04 Revisão 13:30 07/04 Tipos celulares e membranas 11/04 Citoplasma e organelas 12/04 Respiração e fermentação 13:30
18/04 Fotossíntese e quimiossíntese 19/04 Exercícios: membrana e citoplasma 25/04 Anabolismo nuclear e síntese protéica 13:30 26/04 Mitose e meiose 28/04 Exercícios: síntese protéica, núcleo e divisão
29/03 Proteínas 31/03 Vitaminas e ácidos nucléicos
Tipos celulares e membrana 07 abr 01. Resumo 02. Exercício de Aula 03. Exercício de Casa 04. Questão Contexto
RESUMO A célula é a unidade básica da vida, e o estudo dedicado a elas é a Citologia. Em geral, são unidades microscópicas, dotadas de metabolismo próprio, capazes de se reproduzir e delimitadas por uma membrana plasmática. Célula Eucarionte As células podem ser definidas como eucariontes ou procariontes, de acordo com as estruturas que apresentam. Célula Procarionte Células eucariontes são mais complexas e compartimentadas, e os principais exemplos são animais, vegetais e fungos. 21 São as células mais primitivas, sendo as primeiras a surgir no planeta. Os principais exemplos são os integrantes do Reino Monera, as bactérias. Seu material genético é disperso no citoplasma, não apresentando um núcleo, e seus ribossomos possuem conformação 70s. Podem apresentar uma parede celular de polipeptídioglicanos que conferem resistência esta célula, impedindo sua ruptura. Possui o material genético compartimentalizado em um envoltório nuclear (carioteca), organelas membranosas e ribossomos 80s, de maior tamanho que aqueles encontrados nas bactérias. Células vegetais podem apresentar parede celular composta por celulose, um polissacarídeo composto por centenas de moléculas de glicose inteligadas. Células animais, por sua vez, possuem uma molécula própria que pode integrar parte de sua membrana, o colesterol. O DNa disperso no citoplasma pode ser conhecido como nucleoide, e também pode apresentar configuração circular, sendo conhecido então como plasmídeo bacteriano, também disperso no citoplasma. Por muito tempo, acreditou-se que o mesossoma seria uma estrutura que auxilia as bactérias em sua respiração celular. Hoje sabe-se que nada mais é que um artefato causado pela microscopia, ou seja, uma falha durante a preparação da lâmina.
Membrana Plasmática camada fosfolipídica. Podem atuar no transporte como carreadores, ou na via metabólica e enzimática. Essas proteínas podem se movimentar paralelamente ao plano da membrana sem desconfigurar sua forma, naquilo que é conhecido como modelo moisaico-fluido. Transporte de Membrana A membrana plasmática, também conhecida como plasmalema, delimita a superfície celular, e está presente em todas as células. Ela não apenas delimita a superfície celular, impedindo o vazamento de seu conteúdo interno ao ambiente externo, como também controla a entrada e saída de substâncias do meio intra ou extracelular. Ela é composta por uma camada lipoproteica, o que significa que é feita a partir de fosfolipídios e proteínas. Em animais, é possível observar colesterol e glicídios na membrana. Os fosfolipídios formam uma membrana dupla, fazendo com que a região polar (hidrofílica) fique voltada tanto para o meio extracelular como para o meio intracelular, enquanto a região apolar (hidrofóbica) fica no centro. A membrana é dotada de permeabilidade seletiva, em outras palavras, ela permite a entrada e saída de apenas algumas substâncias, podendo haver gasto de energia (ATP) ou não. Quando há gasto de energia, o transporte é tido como ativo, enquanto transportes sem gasto são tidos como passivos. Transporte passivo: Sem gasto de energia, e a favor do gradiente de concentração (do mais concentrado ao menos concentrado, com relação ao soluto). Na osmose (transporte de água), ela passa do meio hipotônico ao meio hipertônico, buscando a isotonia, enquanto na difusão ocorre o transporte de soluto do meio hipertônico ao meio hipotônico. Na difusão facilitada, as partículas de soluto passam pela membrana através de proteínas carreadoras, conhecidas como permeases. Essas proteínas permitem a entrada de substâncias específicas na célula, como por exemplo íons, que, devido a sua carga, têm dificuldade em atravessar a camada lipídica da membrana plasmática. 22 Eles se dispõe lado a lado, podendo deslocar-se continuamente sem perder contato, o que confere a membrana a qualidade de ser dinâmica conforme a necessidade. As proteínas de membrana podem estar aderidas na superfície ou estar totalmente inseridas na dupla Transporte ativo: Ocorre quando há liberação de ATP (gasto energético) para realizar o transporte contra o gradiente de concentração, ocorrendo através de proteínas de membrana, mediante a hidrólise do ATP para liberação de energia. Moléculas orgânicas grandes, ao contrário de partículas pequenas como átomos, não atravessam a membrana plasmática, então ela precisa empregar
processos diferenciados para permitir sua passagem. Microvilosidades: Pequenas dobras da membrana que aumentam a superfície de contato, favorecendo a absorção de substâncias. Endocitose: Ocorre para a entrada de grandes moléculas, podendo ser a partir da fagocitose (ingestão de partículas grandes através de expansões chamadas pseudópodes que capturam essa partícula), pinocitose (captura de líquidos ou macromoléculas dissolvidas em água) ou endocitose mediada (similar a fagocitose, porém há adesão de partículas a receptores específicos). Zônula de oclusão: Também chamada junção de oclusão, une as células formando uma barreira impermeável e evitando a movimentação de moléculas por ali. Zônula de adesão: Também chamada junção de adesão, promove a aderência e vedação do espaço intracelular, o que impede o fluxo de moléculas. Exocitose: Moléculas são eliminadas da célula, a partir de vesículas que, ao chegar na membrana plasmática, são desfeitas, liberando seu conteúdo ao meio extracelular. Especializações da Membrana A membrana pode apresentar, de acordo com as funções da célula em questão, especializações que tornem o trabalho desta célula mais eficiente. Desmossomos: Função de aderência entre células adjacentes, confere resistência e rigidez. Junções comunicantes: Também conhecidas como junção GAP, permite comunicação entre células vizinhas, permitindo assim troca de substâncias entre elas. Hemidesmossomos: Unem a célula à matriz extracelular, como por exemplo unir as células epiteliais à lâmina basal. 23
EXERCÍCIOS DE AULA 1. Três amostras de hemácias, A, B e C, foram isoladas do sangue de uma mesma pessoa e colocadas em soluções com diferentes concentrações de sal. A figura apresenta as hemácias vistas ao microscópio quando colocadas nas diferentes soluções. Na linha inferior, representação esquemática das células da linha superior. As setas indicam a movimentação de água através da membrana. Pode-se afirmar que, depois de realizado o experimento, a) a concentração osmótica no interior da célula A é maior que a concentração osmótica no interior da célula B. b) a concentração osmótica no interior da célula C é maior que a concentração osmótica no interior da célula B. c) a concentração osmótica no interior das três células é a mesma, assim como também o era antes de terem sido colocadas nas respectivas soluções. d) a concentração osmótica no interior das três células não é a mesma, assim como também não o era antes de terem sido colocadas nas respectivas soluções. e) se as células A e B forem colocadas na solução na qual foi colocada a célula C, as três células apresentarão a mesma concentração osmótica. 24 2. Certas pessoas são diabéticas porque possuem células que, em suas membranas plasmáticas, apresentam proteínas que dificultam a passagem de insulina em quantidade suficiente. Outro caso que evidencia a importância de certas proteínas de membrana plasmática está relacionado à rejeição de órgãos: células do sangue do receptor atacam o órgão implantado, uma vez que as proteínas das membranas celulares do doador são estranhas ao organismo do receptor. A diabetes e a rejeição de órgãos apresentadas por essas pessoas devem estar relacionadas com duas das proteínas de membrana, ilustradas na figura abaixo, a saber:
3. Os procariontes diferenciam-se dos eucariontes porque os primeiros, entre outras características: a) não possuem material genético. b) possuem material genético como os eucariontes, mas são anucleados. c) possuem núcleo, mas o material genético encontra-se disperso no citoplasma. d) possuem material genético disperso no núcleo, mas não em estruturas organizadas denominadas cromossomos. e) possuem núcleo e material genético organizado nos cromossomos. 4. Ao estudar para o vestibular, um candidato percebeu que ainda tinha dúvidas em relação aos processos de difusão simples, transporte passivo facilitado e transporte ativo através da membrana plasmática e pediu ajuda para outro vestibulando. Este utilizou a figura abaixo para explicar os processos. Para testar se o colega havia compreendido, indicou os processos como A, B e C e solicitou a ele que os associasse a três exemplos. Os exemplos foram: (1) transporte iônico nas células nervosas; (2) passagem de oxigênio pelas brânquias de um peixe; (3) passagem de glicose para o interior das células do corpo humano. 25 a) Indique as associações que o candidato deve ter feito corretamente. Explique em que cada um dos processos difere em relação aos outros. b) Em seguida, o candidato perguntou por que a alface que sobrou do almoço, e tinha sido temperada com sal, tinha murchado tão rapidamente. Que explicação correta o colega apresentou? 5. É comum, nos dias de hoje, ouvirmos dizer: estou com o colesterol alto no sangue. A presença de colesterol no sangue, em concentração adequada, não é problema, pois é um componente importante ao organismo. Porém, o aumento das partículas LDL (lipoproteína de baixa densidade), que transportam o colesterol no plasma sanguíneo, leva à formação de placas ateroscleróticas nos vasos, causa freqüente de infarto do miocárdio. Nos indivíduos normais, a LDL circulante é internalizada nas células através de pinocitose e chega aos lisossomos. O colesterol é liberado da partícula LDL e passa para o citosol para ser utilizado pela célula. a) A pinocitose é um processo celular de internalização de substâncias. Indique outro processo de internalização encontrado nos organismos e explique no que difere da pinocitose. b) Cite um processo no qual o colesterol é utilizado.
EXERCÍCIOS DE CASA 1. Quando é medida, em uma célula viva, a concentração de íons sódio (Na+) e potássio (K+), observa-se maior concentração de íons Na+ no líquido extracelular, enquanto que, no meio intracelular, há maior concentração de íons K+, como ilustrado na figura. Com relação a esse assunto, assinale a alternativa incorreta. a) Os íons Na+ e K+ atravessam normalmente a membrana celular pelo processo de difusão facilitada. b) Se não houvesse um processo ativo capaz de manter uma diferença, os íons Na+e K+ tenderiam a igualar suas concentrações. c) Bomba de sódio-potássio é a denominação dada ao processo ativo que permite a manutenção da concentração diferencial desses dois íons. d) O transporte de íons Na+ para fora da célula e o de K+ para dentro da célula são realizados por uma proteína de transporte, com gasto de energia. e) Os íons Na+ que penetram, normalmente, na célula por transporte ativo são levados para o meio extracelular por difusão. 26 2. Observe o esquema representativo da membrana plasmática de uma célula eucariótica e marque a alternativa com informações corretas sobre o modelo mosaico fluido.
3. a) O mosaico fluido é descrito como uma bicamada de fosfolipídios (1), na qual as proteínas integrais (4) da membrana atravessam a bicamada lipídica. Os oligossacarídeos (2) estão fixados à superfície somente às proteínas, e o colesterol (5) age somente diminuindo a fluidez da membrana, de forma independente da sua composição em ácidos graxos. b) As proteínas da membrana (3) estão incrustadas na dupla lâmina de colesterol, aderidas ou atravessando a membrana de lado a lado, como as proteínas transportadoras (4), que facilitam o transporte por difusão facilitada. c) Os fosfolipídios (1) e os oligossacarídeos (2) que constituam o glicocálix estão associados às proteínas. As proteínas integrais (3) têm regiões polares que penetram na bicamada fosfoliídica, ao contrário das periféricas (4) que apresentam regiões apolares. O colesterol (5) pode somente aumentar a fluidez da membrana, não dependendo de outros fatores como a composição dos ácidos graxos. d) Os fosfolipídios (1) conferem dinamismo às membranas biológicas e os oligossacarídeos (2) que constituem o glicocálix podem estar associados aos lipídios ou às proteínas. As proteínas integrais (3) têm regiões hidrofóbicas que penetram na bicamada fosfolipídica, ao contrário das periféricas (4) que apresentam regiões polares. O colesterol (5) pode aumentar ou diminuir a fluidez da membrana, dependendo de outros fatores como a composição dos ácidos graxos. e) As proteínas da membrana estão incrustadas na dupla lâmina de fosfolipídios, aderidas (1) ou atravessando a membrana de lado a lado, como as proteínas periféricas (4), que facilitam o transporte por difusão facilitada. O colesterol (5) não interfere na fluidez da membrana, dependendo de outros fatores, como a composição dos ácidos graxos. Para conservar a carne comestível por mais tempo, os povos antigos salgavam- -na. Esse é, ainda hoje, um dos métodos utilizados para a sua conservação. A carne demora a apodrecer porque: 27 a) suas células perdem água, pois o sal torna o meio hipertônico e, assim, não há proliferação de bactérias. b) suas células ganham água, pois o sal torna o meio isotônico e, assim, não há proliferação de bactérias. c) suas células ganham água, pois o sal torna o meio hipotônico e, assim, não há proliferação de bactérias. d) suas células perdem água, pois o sal torna o meio hipotônico e, assim, não há proliferação de bactérias. e) suas células ganham água, pois o sal torna o meio hipertônico e, assim, não há proliferação de bactérias.
4. No que respeita ao fenômeno da osmose, assinale a alternativa correta. a) A osmose é a difusão da água através de uma membrana permeável, do local de maior concentração de água para o local de menor concentração. O tamanho dos poros dessa membrana permite a passagem das moléculas de água e de soluto. b) Uma solução será isotônica conforme desenvolva, respectivamente, maior ou menor força osmótica do que as soluções a ela comparadas. c) A membrana plasmática é uma membrana semipermeável perfeita, já que ela não admite a passagem de soluto e, portanto, ocorre osmose através dela. d) Diz-se que uma solução é hipotônica em relação a outra quando ambas desenvolvem iguais valores de força osmótica. Isso ocorre quando suas concentrações, em partículas e soluto, são as mesmas. e) Osmose trata-se da passagem de água do local de menor concentração de soluto (que é, justamente, o mais concentrado em água) para o local de maior 5. Os organismos como os cajueiros, os gatos, as amebas e as bactérias possuem, em comum, as estruturas a) lisossomos e peroxissomos. b) retículo endoplasmático e complexo de Golgi. c) retículo endoplasmático e ribossomos. d) ribossomos e membrana plasmática. e) ribossomos e centríolos. 28 6. O gráfico a seguir mostra a variação do volume celular em função do tempo em dois tubos contendo suspensões de células animais. A seta indica o momento em que foi adicionada uma solução do soluto A no tubo 1 e uma solução do soluto B no tubo 2. a) As soluções adicionadas eram inicialmente hipertônicas (mais concentradas) ou hipotônicas (menos concentradas) em relação às células? Justifique sua resposta. b) Qual dos solutos (A ou B) foi capaz de atravessar a membrana plasmática? Justifique sua resposta.
7. Nos vegetais, uma parede celular envolve a membrana plasmática. Cite o principal tipo de carboidrato que compõe a parede celular dos vegetais, bem como o monossacarídeo que o forma. Indique, ainda, as duas principais funções dessa parede celular. 8. As células animais possuem núcleo delimitado por um envoltório poroso que funciona como uma barreira entre o material nuclear e o citoplasma. As células vegetais, apesar de possuírem núcleo similar, diferem das animais por apresentarem um envoltório externo à membrana plasmática, denominado parede celular. Aponte o motivo pelo qual o envoltório nuclear deve apresentar poros. Em seguida, cite as funções da parede celular dos vegetais e seu principal componente químico. 9. A membrana plasmática que delimita a célula permite a passagem seletiva de substâncias do meio externo para o meio interno da célula e vice-versa. O que se entende por transporte ativo e difusão facilitada? 10. A palytoxina é uma substância que tem a capacidade de causar a hemólise em células normais de mamíferos. Essa substância utiliza um receptor específico na membrana celular externa: uma das subunidades da enzima sódio e potássio ATPase, responsável também pela ligação do potássio que passará para o meio intracelular. A ouabaína, substância que utiliza o mesmo receptor específico que a palytoxina e o potássio, é um potente inibidor da enzima sódio e potássio ATPase, o qual, entretanto, não causa qualquer dano à membrana. Preencha com V ou F os parênteses abaixo, conforme sejam verdadeiras ou falsas as assertivas a seguir. 29 a) ( ) A incubação de hemácias em meio de cultura de células contendo ouabaína não afeta a capacidade de regulação osmótica celular. b) ( ) A pré-incubação de hemácias em meio de cultura de células contendo ouabaína dificulta a hemólise dessas células cultivadas posteriormente em meio contendo palytoxina. c) ( ) Se hemácias normais forem incubadas em um meio contendo palytoxina e, posteriormente, adicionar-se ouabaína ao meio, espera-se que as células continuem íntegras. d) ( ) Ratos de laboratório foram modificados geneticamente de modo que todas as subunidades da enzima sódio e potássio ATPase se tornassem defeituosas e a regulação osmótica se tornasse independente dessa enzima. Ao injetar-se intravenosamente uma determinada concentração de palytoxina nesses animais, espera-se a sobrevivência de 100% deles. e) ( ) Suponha dois grupos de animais de laboratório: o grupo A foi modificado geneticamente de modo que todas as subunidades da enzima sódio e potássio ATPase perdessem sua atividade, e o grupo B apresenta animais normais. Ao injetar-se intravenosamente uma determinada concentração de ouabaína nesses animais, espera-se que os animais dos grupos A e B comportem-se da mesma maneira em termos de regulação osmótica.
QUESTÃO CONTEXTO Uma brincadeira cruel e comum entre crianças é atirar sal em animais tidos como gosmentos, como lesmas ou sapos. O resultado disso é uma morte excruciante ao animal, tendo em vista que sua pele é fundamental para sua respiração. Explique o que acontece com as células deste ser vivo em contato com o sal. 30
GABARITO 01. Exercício de aula 1. e 2. d 3. b 4. a) As associações são: A = 2, pois na difusão ocorre passagem de uma substância através da membrana, sem haver consumo de energia ou proteínas carreadoras. B = 3, na difusão facilitada, um soluto atravessa a membrana através de proteínas carreadoras na membrana, sem haver consumo de energia. C = 1, no transporte ativo há passagem de soluto através de proteínas carreadoras na membrana com gasto de energia. b) A alface murcha devido a perda de água de suas células através do processo de osmose, tendo em vista que o meio fica hipertônico na presença do sal. 5. a) Fagocitose, uma evaginação da membrana plasmática que forma pseudópodos, responsáveis por envolver a partícula em questão, enquanto na pinocitose ocorre uma invaginação da membrana plasmática. A fagocitose engloba partículas grandes, enquanto a pinocitose engloba partículas menores, ou líquidos. b) É usado como matéria-prima para a produção de hormônios esteroides, bem como parte da membrana de células animais. 02. Exercício de casa 1. e 2. d 3. a 4. e 5. d 6. a) As soluções eram hipertônicas, tendo em vista que houve redução no volume celular, decorrente da perda de água por osmose. b) O soluto A, colocado no tubo 1, foi capaz de atravessar a membrana, permitindo a volta do volume celular, indicando uma igualdade nas concentrações intra e extracelular. 7. A parede celular permite a proteção da célula contra perda de água, impactos mecânicos e permite conexões entre células próximas, garantindo também sustentação a célula. Ela é composta por celulose, polissacarídeo composto por glicose. 8. A membrana nuclear precisa de poros para permitir trocas de material, como RNAs e proteínas, entre o núcleo e o citoplasma. A parede celular é composta principalmente por celulose e permite a proteção contra perda d água e impactos mecânicos, bem como oferecer sustentação ao vegetal. 9. O transporte ativo se dá contra o gradiente de concentração e consome energia (ATP). A difusão facilitada, por outro lado, é um transporte passivo (sem gasto de energia),e tem auxílio de proteínas carreadoras da membrana. 10. F V F V V 03. Questão Contexto Ao jogar sal em animais deste tipo, que utilizam a pele para respirar e, portanto, tem baixa proteção contra dessecação, o meio se torna hipertônico, roubando água das células através do processo de osmose. Isso faz com que o animal desidrate, levando a sua morte. 31