Bio. Semana 9. Nelson Paes (Hélio Fresta)

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

Citoplasma e Organelas 11 abr 01. Resumo 02. Exercício de Aula 03. Exercício de Casa 04. Questão Contexto

RESUMO O citoplasma consiste no material contido no interior da célula, delimitado pela membrana plasmática, e contém as organelas celulares. de substâncias recebidas. Realiza a síntese de glicídios e também forma lisossomos. Lisossomos: Bolsas membranosas que contém enzimas digestivas capazes de realizar a digestão intracelular. Materiais fagocitados são digeridos pela fusão do fagossomo ao lisossomo, formando assim um vacúolo digestivo para digerir aquele material. Os lisossomos também realizam o papel de autofagia, destruindo as organelas desgastadas para aproveitar sua matéria-prima, bem como a apoptose, o processo de morte programada da célula. É composto por uma porção viscosa (citosol, ou hialoplasma), onde ocorre a maioria das reações químicas necessárias para a manutenção da vida. O fluido citoplasmático é composto principalmente por água, proteínas, sais minerais e açúcares, e pode armazenar, no caso de animais, gordura e glicogênio. Organelas Mitocôndria: A mitocôndria é a usina energética da célula, sendo responsável pela produção do ATP através do processo da respiração celular. A mitocôndria possui um DNA próprio, o DNA mitocondrial, sempre idêntico ao DNA mitocondrial materno, tendo em vista que as mitocôndrias são sempre herdadas da mãe. Teoriza-se que as mitocôndrias foram seres procariontes que passaram a estabelecer uma relação simbionte com eucariontes. Uma evidência é o fato do DNA mitocondrial ser circular, muito semelhante ao DNA bacteriano, além dos ribossomos 70s. O nome desta teoria é Teoria Endossimbionte. 6 Cloroplasto: Organela presente em células vegetais, também se encaixa na Teoria Endossimbionte, tendo sua origem similar a das mitocôndrias. A função do cloroplasto é realizar fotossíntese, convertendo energia solar em energia química. É no cloroplasto que está contido o pigmento fotossintetizante das plantas, a clorofila. Retículo Endoplasmático Rugoso: Formado por uma série de sacos achatados, com ribossomos aderidos a sua membrana. Sua principal função é a síntese de proteínas, que serão enviadas ao meio extracelular através do Complexo Golgiense. Retículo Endoplasmático Liso: Composto por cisternas membranosas, e apresenta mais de uma função. Sintetiza lipídios, age na desintoxicação do organismo (metabolização de álcool, por exemplo), possível função de armazenamento, como nos vegetais, produzindo os vacúolos. Complexo Golgiense: Uma série de bolsas membranosas que lembram pratos empilhados, tem função de armazenamento, empacotamento e secreção Centríolos: Não envolvidos por membrana e, portanto, não são considerados como organelas por alguns autores, mas ainda são de fundamental importância na célula animal, tendo em vista que auxi-

loiam na divisão celular, auxiliando na movimentação dos cromossomos. Também formam cílios e flagelos. A organização de microtúbulos no citoplasma se dá pelo centrossoma, que é composto por dois centríolos dispostos juntos, cada um com estrutura em forma de cilindro. Ribossomos: Assim como os centríolos, não são considerados como organelas por alguns, tendo em vista que não são envoltos por membrana. Sua função é a síntese de proteínas. Os ribossomos acoplados ao RER têm função de sintetizar proteínas para exportação, enquanto ribossomos livres no citoplasma sintetizam proteínas para uso interno da célula. Peroxissomos: Organelas esféricas responsáveis por metabolizar o H2O2, um dos principais radicais livres. São vesículas repletas de catalase, uma enzima capaz de quebrar H2O2 em H2O + O2 na seguinte reação: 2 H2O2 + Catalase -> 2 H2O + O2. EXERCÍCIOS DE AULA 1. Uma indústria está escolhendo uma linhagem de microalgas que otimize a secreção de polímeros comestíveis, os quais são obtidos do meio de cultura de crescimento. Na figura abaixo podem ser observadas as proporções de algumas organelas presentes no citoplasma de cada linhagem. 7 Qual é a melhor linhagem para se conseguir maior rendimento de polímeros secretados no meio de cultura? a) I. b) II. c) III. d) IV. e) V. 2. A estratégia de obtenção de plantas transgênicas pela inserção de transgênese em cloroplastos, em substituição à metodologia clássica de inserção do transgene no núcleo da célula hospedeira, resultou no aumento quantitativo da produção de proteínas recombinantes com diversas finalidades biotecnológicas. O mesmo tipo de estratégia poderia ser utilizado para produzir proteínas recombinantes em células de organismos eucarióticos não fotossintetizantes, como as leveduras, que são usadas para produção comercial de várias proteínas recombinantes e que podem ser cultivadas em grandes fermentadores. Considerando

a estratégia metodológica descrita, qual organela celular poderia ser utilizada para inserção de transgenes em leveduras? a) Lisossomo. b) Mitocôndria. c) Peroxissomo. d) Complexo golgiense. e) Retículo endoplasmático. 3. A célula procariótica encontra-se apenas nas bactérias. A maioria dos organismos é constituída de células eucarióticas. O desenho abaixo representa o esquema de uma célula vegetal. Assinale a opção que apresenta estruturas comuns às células vegetais e bactérias. 8 a) Cloroplasto, membrana plasmática e cromatina. b) Membranas esquelética e plasmática, hialoplasma, ribossomos e cromatina. c) Vacúolo, membrana esquelética, cromatina e nucléolo. d) Retículo endoplasmático, carioteca, cromatina e vacúolo. e) Mitocôndria, cloroplasto, vacúolo e membrana esquelética. 4. No citoplasma das células são encontradas diversas organelas, cada uma com funções específicas, mas interagindo e dependendo das outras para o funcionamento celular completo. Assim, por exemplo, os lisossomos estão relacionados ao complexo de Golgi e ao retículo endoplasmático rugoso, e todos às mitocôndrias. a) Explique que relação existe entre lisossomos e complexo de Golgi. b) Qual a função dos lisossomos? c) Por que todas as organelas dependem das mitocôndrias?

5. Uma das hipóteses mais aceitas para explicar a origem das mitocôndrias sugere que estas organelas se originaram de bactérias aeróbicas primitivas, que estabeleceram uma relação de simbiose com uma célula eucarionte anaeróbica primitiva. a) Dê uma característica comum a bactérias e mitocôndrias que apóie a hipótese acima. b) Qual seria a vantagem dessa simbiose para a bactéria? E para a célula hospedeira? c) Que outra organela é considerada também de origem simbiótica? EXERCÍCIOS DE CASA 1. A célula viva é um mundo microscópico em que ocorre intensa atividade bioquímica. Sobre as organelas e as estruturas celulares, assinale a(s) alternativa(s) correta(s). 01. O Complexo de Golgi é responsável pelo processo de secreção celular onde ocorre produção e eliminação de substâncias que atuarão no ambiente extracelular. 02. As proteínas da matriz extracelular de um tecido são sintetizadas no retículo endoplasmático rugoso. 04. No citosol (hialoplasma) de uma célula procariótica, encontra-se o citoesqueleto, responsável pelo processo de divisão celular. 08. A análise de DNA mitocondrial, quando aplicada para testes de identificação de parentesco, traça a linhagem paterna de uma pessoa. 16. A função heterofágica realizada pelos peroxissomos ocorre no dia a dia em toda a célula e permite eliminar partes desgastadas pelo uso, atuando no processo de rejuvenescimento celular. 9 Soma das alternativas corretas: 2. No esquema abaixo, as setas 1, 2, 3, 4, 5 e 6 indicam as estruturas de uma célula eucarionte.

Com base no esquema, analise as afirmativas. I. O complexo golgiense, indicado pelo número 4, recebe vesículas cheias de proteínas do retículo endoplasmático liso. II. O número 6 indica os polirribossomos, que são grupos de ribossomos unidos por uma molécula de RNA mensageiro. III. O retículo endoplasmático liso, indicado pelo número 1, é responsável pela síntese de proteínas. IV. O número 5 indica a mitocôndria, que tem como função a respiração celular. V. O número 3 indica a membrana plasmática, que é composta por vários fosfolipídios que se organizam em uma dupla camada constituída pelas proteínas mergulhadas (proteínas integrais) e pelas proteínas aderidas (proteínas periféricas) nessas camadas. Assinale a alternativa correta. a) Somente as afirmativas II, IV e V são verdadeiras. b) Somente as afirmativas IV e V são verdadeiras. c) Somente as afirmativas II e IV são verdadeiras. d) Somente as afirmativas I, III e V são verdadeiras. e) Somente as afirmativas I, II, IV e V são verdadeiras. 3. O termo célula foi utilizado pela primeira vez por Robert Hooke (1655) para descrever um pedaço de cortiça visto por meio de lentes de aumento. No início do século XIX o botânico Schleiden e o zoólogo Schwann formularam a teoria celular. A Teoria Celular afirma que as células constituem as unidades morfológicas e fisiológicas de todos os seres vivos. As afirmações abaixo se referem aos componentes celulares. Leia as seguintes afirmações: 10 I. A membrana plasmática, presente em todas as células, é constituída por uma dupla camada lipoglicídica. II. Os ribossomos são organelas presentes em todas as células, sendo os responsáveis pela síntese proteica. III. O retículo endoplasmático é constituído por canais delimitados por membranas, possui função de transporte, está presente em células eucariontes. IV. O complexo de Golgi é formado por pequenas bolsas com enzimas digestivas e está presente em todas as células. V. As mitocôndrias têm em geral a forma de bastonetes, são as responsáveis pela respiração celular aeróbica e estão presentes nas células eucarióticas. VI. No núcleo das células encontramos os cromossomos que são constituídos por DNA associado a ribossomos. Estão corretas apenas: a) I, II e III. b) II, III e V. c) III, V e VI. d) II, IV, V e VI. e) I, III e V.

4. Os seres vivos são formados por pequenas subunidades, as células. Com relação à célula animal, assinale o que for correto. 01. O complexo de Golgi e o retículo endoplasmático são organelas pouco desenvolvidas em células secretoras. 02. O retículo endoplasmático rugoso apresenta grânulos de ribossomos aderidos à face externa da superfície da sua membrana, responsáveis pela síntese proteica. 04. As mitocôndrias apresentam uma dupla membrana, uma externa contínua e uma interna com dobras, denominadas cristas mitocondriais. Essas organelas têm por função a produção de energia por respiração celular aeróbica. 08. Os lisossomos são vesículas, espalhadas pelo hialoplasma, ricas em enzimas que participam da digestão intracelular. 16. A membrana celular controla a entrada e saída de substâncias da célula. Soma das Alternativas Corretas: 5. Certas organelas produzem moléculas de ATP e outras utilizam o ATP produzido, pelas primeiras, para a síntese orgânica a partir do dióxido de carbono. Estamos falando, respectivamente, de a) lisossomos e cloroplastos. b) mitocôndrias e complexo de Golgi. c) mitocôndrias e cloroplastos. d) lisossomos e mitocôndrias. 11 6. Algumas células são capazes de enviar para o meio externo quantidades apreciáveis de produtos de secreção. O esquema abaixo representa a célula epitelial de uma glândula que secreta um hormônio de natureza protéica. Nomeie as organelas que participam diretamente do transporte do hormônio a ser secretado e descreva a atuação delas.

7. A célula esquematizada a seguir apresenta uma série de peculiaridades que caracterizam a sua função principal. Considerando a distribuição e arranjo de suas organelas, qual seria essa função? Aponte três características constantes do esquema que poderiam justificar sua resposta. 8. O esquema representa um corte de célula acinosa do pâncreas, observado ao microscópio eletrônico de transmissão. 12 a) Identifique as estruturas apontadas pelas setas A, B, e C, e indique suas respectivas funções no metabolismo celular. b) Por meio da ordenação das letras indicadoras das estruturas celulares, mostre o caminho percorrido pelas enzimas componentes do suco pancreático desde seu local de síntese até sua secreção pela célula acinosa. 9. Os peroxissomos são pequenas vesículas citoplasmáticas, presentes principalmente em células hepáticas, que participam da eliminação de substâncias tóxicas do meio celular. Em algumas reações químicas, que ocorrem nos peroxissomos a fim de eliminar substâncias tóxicas, há formação de água oxigenada (H2O2). Esta substância é importante para uma outra função desempenhada por estas vesículas e que pode, por analogia, ser comparada com o que ocorre quando se aplica água oxigenada em ferimentos e lesões cutâneas. Na maioria dos tecidos, encontra-se uma enzima denominada catalase, que facilita a decomposição da água oxigenada conforme a seguinte reação: 2H2O2 + catalase -> 2H2O + O2

a) Considerando-se estas informações, justifique a finalidade da aplicação de água oxigenada em ferimentos e lesões cutâneas. b) Qual organela citoplasmática encontrada em todas as células animais, principalmente em macrófagos, apresenta uma grande variedade de enzimas em seu interior? Cite o nome do processo que ocorre no interior dessas organelas após o englobamento de partículas estranhas. 10. Em uma prova de biologia, um aluno deparou- se com duas figuras de células. Uma figura representava uma célula vegetal e outra representava uma célula animal. Identifique qual das figuras, A ou B, representa a célula vegetal, citando as estruturas celulares que permitem ao estudante identificá-la corretamente. Qual(is) destas estruturas permite(m) utilizar a luz na produção da matéria orgânica de que necessita? 13 QUESTÃO CONTEXTO Na música Solteiro de Novo, de Wesley Safadão em parceria com Ronaldinho Gaúcho, é citado na letra é melhor mexer como fígado do que com o coração, fazendo referência ao uso de bebidas alcoólicas. No caso do consumo de bebidas alcoólicas, cite a organela que o fígado necessita produzir para a metabolização desta substância e a organela responsável pelo consumo desta nova organela produzida depois que ela não for mais necessária.

GABARITO 01. Exercício de aula 1. a 2. b 3. b 4. a) O Complexo de Golgi armazena substâncias e, para liberá-las, forma vesículas. Ele é responsável pela formação do lisossomo, formando uma vesícula repleta de enzimas digestivas. b) Digestão celular. c) As mitocôndrias sintetizam energia (ATP) a partir da queima de glicose, no processo da respiração celular. Essa energia gerada é utilizada por outras organelas para realizar suas respectivas funções. 5. a) Capacidade de se autoduplicar, ribossomos 70s, DNA circular. b) A célula hospedeira recebe ATP fornecido pela bactéria, havendo um maior índice energético disponível, enquanto a bactéria recebe abrigo, proteção e nutrientes. c) Cloroplasto. 02. Exercício de casa 1. 01 + 02 = 03 2. a 3. b 4. 02 + 04 + 08 + 16 = 30 5. c 6. RER: Sintetiza a proteína a ser secretada, transferindo-a ao Complexo Golgiense em pequenas vesículas. Complexo Golgiense: Recebe a proteína, armazena, gera vesículas secretoras e envia a membrana plasmática apical das células epiteliais, por onde serão lançadas no canal glandular. 7. A célula apresenta um alto número de vesículas, um retículo endoplasmático rugoso desenvolvido, um complexo golgiense bem desenvolvido e alto número de mitocôndrias, ou seja, tudo indica função secretora desta célula. 8. a) A Retículo Endoplasmático Rugoso, síntese e transporte de proteínas B Mitocôndria, produção de energia na célula através da respiração celular C Complexo Golgiense, armazenamento, empacotamento e secreção de substâncias b) A, C, D. 9. a) A catalase liberada em tecidos feridos atua na água oxigenada, liberando oxigênio. O oxigênio é letal para bactérias anaeróbias obrigatórias, causadoras de infecções. b) A organela em questão é o lisossomo, e o processo do qual ela participa é a digestão intracelular, ocorrida no interior dos vacúolos digestivos formados pela fusão dos lisossomos ao fagossomo. 10. A figura B representa a célula vegetal, pois é possível ver cloroplastos, vacúolos e a parede celular bem evidente. A estrutura que permite utilização de luz na produção de matéria orgânica, através do processo fotossintético, é o cloroplasto, organela vegetal dotada de clorofila. 03. Questão Contexto A organela produzida pelas células do fígado para metabolizar o álcool é o retículo endoplasmático liso, enquanto a organela responsável pelo consumo destes retículos endoplasmáticos lisos extras depois que sua função é executada é o lisossomo. 14