Células

1. Células: Unidades Básicas da Vida Biologia Prof. Viviane Klein 1

2. Conceito: • O termo “célula” foi empregado pela primeira vez em 1665, por Robert Hooke, ao observar espaços vazios de uma cortiça, imaginando que estes correspondiam à menor unidade existente de qualquer amostra. • O nome "célula", do latim cella = pequena cavidade, compartimento ou peça de uma casa. • As células são as menores unidades estruturais e funcionais dos seres vivos. Com exceção dos vírus, todos os organismos vivos possuem células. 2

3. Características gerais das células: • Possuem uma estrutura básica; • A maioria delas é microscópica; • Podem ter diversos tamanhos e formas (alongadas, estreladas, arredondadas); • A função depende do tecido onde estão localizadas; • Células do mesmo tipo, e da mesma idade, possuem tamanho semelhante; • Células podem ser permanentes, com ciclo vital que geralmente coincide com o tempo de vida do indivíduo em questão, ou terem ciclo de vida mais curto. 3

4. Tipos celulares: • De acordo com as características da célula de um organismo, é possível classificá-lo em procarionte ou eucarionte. Em geral, os organismos procariontes apresentam células mais simples que as presentes nos eucariontes. Mas, afinal, qual a diferença entre essas duas células? 4

5. Classificação das células: • Células carioteca (membrana nuclear). O material genético é solto no citoplasma. Ex: bactérias (arqueobactérias e eubactérias); • Células Eucariontes: Apresentam o núcleo separado do citoplasma envolvido por uma carioteca. Compõem a maioria dos seres vivos (protozoários, animais). Procariontes: Não possuem fungos, plantas e 5

6. 6

7. 7

8. Estruturas celulares básicas de todas as células: Membrana plasmática: É uma estrutura que delimita as células e garante a separação entre o meio interno (intracelular) e o meio externo (extracelular). A membrana plasmática é formada basicamente por lipídios e proteínas, estima-se que as moléculas lipídicas sejam responsáveis por cerca de 50 % da massa das membranas, sendo o restante basicamente formado por proteínas. Os lipídios que formam essa bicamada são basicamente os fosfolipídios, mas eles não são os únicos lipídios presentes nessa estrutura, nela também glicolipídios e colesterol. é possível encontrar 8

9. Estruturas celulares básicas de todas as células: 9

10. Estruturas celulares básicas de todas as células: Proteínas de membrana: Junto aos lipídios, as proteínas de membrana também estão dispostas por toda a membrana plasmática, dando um aspecto, de um mosaico. Essas exercem várias funções na célula, como: transporte substâncias, enzimáticas e comunicação entre células. A quantidade de proteínas e os tipos encontrados na relacionados com a atividade exercida por aquela célula. de atividades membrana estão 10

11. Proteínas de membrana: • As proteínas presentes na membrana plasmática podem ser classificadas em dois grupos: proteínas integrais e proteínas periféricas. Proteínas periféricas: são aquelas que não penetram na membrana plasmática, sendo observada apenas uma conexão fraca com a membrana. Devido a isso, as proteínas periféricas podem dissociadas da membrana, ou seja, se ligam e se removem da membrana celular. Elas geralmente participam processos celulares. Por exemplo, um hormônio pode ser uma proteína periférica e pode se ligar à célula, fazer com que ela faça alguma coisa, e depois ir embora Proteínas integrais: As proteínas integrais são aquelas que penetram na bicamada fosfolipídica e são capazes de atravessar completamente a membrana plasmática. Estas proteínas incluem transportadores, canais iónicos, receptores, domínios estruturais membranar, proteínas acumulação e transdução de energia e proteínas responsáveis pela adesão celular. ser facilmente enzimas, ancoragem envolvidas de de diferentes na 11

12. Transporte de substâncias pela membrana plasmática: • Uma das principais funções da membrana plasmática é selecionar as substâncias que vão entrar e as que vão sair da célula. Devido a isso, dizemos que a membrana plasmática apresenta permeabilidade seletiva. Algumas substâncias atravessam a membrana sem gasto de energia, outras necessitam de energia. 12

13. Transporte de substâncias pela membrana plasmática: • Algumas substâncias, para entrarem e saírem da célula, não geram gasto energia, outras, no entanto, envolvem esse gasto. De acordo com essas características, podemos observar dois tipos de transporte na célula: o passivo e o ativo. Transporte passivo: O transporte passivo não envolve gasto de energia e pode ser de três tipos: ❖ difusão simples; ❖ osmose; ❖difusão facilitada. 13

14. Difusão simples: • Moléculas pequenas (solutos) e lipossolúveis se difundem livremente pela bicamada fosfolipídica da membrana plasmática. • Esse transporte depende do gradiente de concentração, onde moléculas de soluto se deslocam do meio mais concentrado (hipertônico) para o meio menos concentrado (hipotônico). • Não requer gasto de energia (ATP) 14

15. Difusão facilitada: • Permite a passagem de substratos (moléculas ou íons) de um meio mais concentrado para um menos concentrado. • O transporte é mediado por proteínas transportadoras, enzimas carreadoras ou permeases, existentes ao longo da membrana plasmática. • Não tem gasto de energia (ATP). 15

16. 16

17. Osmose: • Osmose é um processo de difusão da água através de uma membrana semipermeável. • Ocorre da solução menos concentrada para a mais concentrada. • Esse processo é um tipo de transporte passivo, pois, durante a osmose, a célula não gasta energia. Água Solutos concentrados 17

18. Transporte passivo: Resumindo................... Difusão Simples e Facilitada: • Não tem gasto de energia! • Na difusão simples e facilitada o transporte se dá do meio mais concentrado para concentrado! • Na difusão simples moléculas passam pela bicamada fosfóro-lipídica. • Na difusão facilitada proteínas de membrana facilitam o transporte. Osmose: • • Não tem gasto de energia! O movimento da água vai do menos concentrado concentrado. O movimento acontece até que as concentrações dos dois lados da membrana estejam iguais. A diferença de potenciais é que facilita o transporte passivo! ao mais o menos • pequenas livremente • 18

19. Transporte Ativo: No transporte ativo, ocorre o gasto de energia para transportar uma substância. A bomba de sódio-potássio é um tipo de transporte ativo, nesse processo há o bombeamento de íons contra o gradiente de concentração. 19

20. Transporte Ativo: Partículas saírem da célula, enfrentam processos mais complexos que envolvem grandes modificações na membrana plasmática. • Endocitose: o processo que garante a entrada de macromoléculas e outras partículas por meio da invaginação da membrana plasmática. • Exocitose: saída de substâncias por vesículas que levam a uma modificação na membrana plasmática. maiores para entrarem ou 20

21. 21

22. Estruturas celulares: As células são formadas por membrana plasmática, citoplasma e material genético, que pode estar ou não envolvido por um envoltório nuclear. Citoplasma: O citoplasma é o espaço intracelular que, nas células eucariontes, representa a região entre a membrana plasmática nuclear. e o envoltório 22

23. Principais Características do Citoplasma: O citoplasma abriga o citoesqueleto, as organelas citoplasmáticas e algumas substâncias, como proteínas, lipídios e pigmentos. No espaço entre essas substâncias e as organelas, é possível observar a matriz citoplasmática, chamada de citosol, que é uma substância de consistência variável, geralmente gelatinosa. Assim sendo, o citoplasma é composto por todas as organelas intracelulares e o citosol. O substâncias, proteínas, principalmente, água. citosol formado tais nutrientes, é diferentes aminoácidos, íons, RNA por como e, 23

24. Funções do Citoplasma: O citoplasma apresenta diversas funções na célula, a saber: • Proporcionar o ambiente adequado para reações bioquímicas. • Acumular substâncias necessárias para o organismo. • Promover a troca de substâncias na célula. • Possibilitar o movimento da célula, como a movimentação por pseudópodes (prolongamentos temporários do citoplasma). Produção de enzimas e atividades metabólicas da célula. • • Manter a sustentação esquelética celular através de uma estrutura constituída por microfilamentos e tubos protéicos chamada de citoesqueleto 24

25. Organelas celulares: • As organelas celulares são estruturas que realizam atividades importantes para o funcionamento adequado das células atuando como pequenos órgãos. Veja algumas organelas celulares e suas respectivas funções. 25

26. Organelas citoplasmáticas • As organelas celulares são estruturas que realizam atividades importantes para o funcionamento adequado das células atuando como pequenos órgãos. Veja algumas organelas celulares e suas respectivas funções. 26

27. Organelas citoplasmáticas 27

28. No citoplasma, observamos algumas estruturas que são comuns às células vegetais e animais. Veja quais são elas: • Ribossomos - estruturas relacionadas com a síntese de proteínas. Podem estar livres no citoplasma ou associados às membranas. • Retículo endoplasmático – complexo sistema de membranas que funciona com um sistema de distribuição de substâncias dentro da célula. Pode ser classificado em duas porções distintas, as quais ocorrem na mesma célula e apresentam conexões: • Retículo endoplasmático liso ou agranular – relacionado, principalmente, com a síntese de lipídios e degradação de algumas substâncias nocivas e tóxicas; • Retículo endoplasmático rugoso ou granuloso – relacionado, principalmente, com a síntese proteica, graças aos ribossomos em sua superfície. 28

29. No citoplasma, observamos algumas estruturas que são comuns às células vegetais e animais. Veja quais são elas: • Complexo Golgiense - relacionado com o empacotamento e secreção de substâncias. • Peroxissomos – essas organelas celulares são capazes de oxidar substratos orgânicos, retirando átomos de hidrogênio e os combinando com oxigênio molecular. Essa reação produz peróxido de hidrogênio, que é eliminado rapidamente por uma enzima denominada de catalase, presente também nessa organela. • Mitocôndrias - organela relacionada com a respiração celular, um processo que leva à liberação de energia para a célula. • Centríolo - estrutura extremamente importante para o processo de divisão celular, é encontrado na maioria das células animais. Já nos vegetais, são encontrados apenas em alguns grupos, tais como briófitas e pteridófitas. 29

30. Diferenças entre célula animal e vegetal As diferenças entre célula animal e vegetal são muitas e estão relacionadas, com a presença e ausência de determinadas organelas. principalmente, 30

31. Estruturas exclusivas da célula animal • A célula animal é aquela presente nos tecidos animais e se difere da célula vegetal pela presença de lisossomos e a ausência de estruturas como parede vacúolo de suco celular e glioxissoma. lisossomos estão processo de digestão organelas são fundamentais para a defesa de nosso corpo, pois organismos invasores leucócitos. celular, plastos, • Os relacionadas intracelular. com o Essas atuam digerindo os fagocitados pelos 31

32. Estruturas exclusivas da célula vegetal • A célula vegetal encontrada nos tecidos vegetais possui suas peculiaridades. apresentam algumas características exclusivas como a parede celular rica em celulose, os plastos ou plastídios, os vacúolos de suco celular e também os glioxissomos. Essas células • Nas plantas, a célula possui externamente a membrana plasmática, uma parede celular que a reveste. Formada principalmente por celulose, essa parede celular garante maior resistência à célula, evitando a ruptura pela entrada de água. Além disso, ela é responsável por dar tamanho e forma à célula vegetal e proteger contra a entrada de patógenos. 32

33. Estruturas exclusivas da célula vegetal • Os vacúolos de suco celular ou vacúolo central, também são organelas encontradas na célula vegetal, mas que são ausentes na célula animal. Ocupam grandes regiões do citoplasma das células. Sua principal função é a manutenção do equilíbrio osmótico, entretanto muitos possuem a função de reserva de substâncias e controle do PH celular. • Nos vegetais, também encontramos o glioxissomos, cuja função principal é transformar os lipídios em glicídios. São fundamentais no momento da germinação das sementes. 33

34. Estruturas exclusivas da célula vegetal • Os plastos ou plastídios também são organelas exclusivas das células vegetais. função de armazenamento e fotossíntese. O principal plasto conhecido é o cloroplasto, porém ainda há na os cromoplastos e leucoplastos. Possuem a célula vegetal • O cloroplasto apresenta clorofila e carotenoides em seu interior e é o sítio da fotossíntese. No interior dessa organela são encontrados os tilacoides, que se organizam formando pilhas, são responsáveis pela absorção da luz do sol para que o processo de fotossíntese de fato aconteça. 34

35. 35

36. Núcleo celular em células eucariontes: • O núcleo celular é a região da célula onde ocorre o controle de todas as atividades celulares. O núcleo é considerado o centro de controle das atividades da célula e também o local onde estão armazenadas as informações genéticas. As funções desempenhadas por ele só são possíveis graças à presença de DNA (ácido desoxirribonucleico) em seu interior, pois são essas moléculas que possuem genes, que, por sua vez, são responsáveis pela síntese de proteínas. Além dessas funções, é no núcleo que ocorrem a síntese e o processamento dos diferentes tipos de RNA. 36

37. Material genético: Material genético são todas as informações que são responsáveis por determinar as a síntese de proteínas, formação de moléculas, e todas as características de um ser. O material genético é transmitido de geração em geração, através da divisão celular. O material genético consiste em informações que determinam as características de um indivíduo. Ele contém todas essas informações nos genes, sendo responsáveis pela síntese de proteínas, formação de moléculas, entre outras funções. Além disso, o material genético pode ser transmitido para os descendentes através da divisão celular. 37

38. Material Genético – Ácido Desoxirribonucleico (DNA) • A molécula de DNA possui relação direta com as características físicas e fisiológicas do nosso corpo e de outros seres vivos. Nos seres eucariontes, o DNA é encontrado no núcleo das células e nas mitocôndrias. • O DNA também é formado por uma cadeia de nucleotídeos que possuem um grupo fosfato, uma pentose (açúcar) e uma base nitrogenada. A pentose do DNA é a desoxirribose, que possui um oxigênio a menos que a ribose. Por esse motivo, ele é chamado de ácido desoxirribonucleico. 38

39. • As bases nitrogenadas são adenina, citosina, guanina e timina. O conjunto formado pela pentose, pelo ácido fosfórico e pela base nitrogenada forma o nucleotídeo. As ligações de hidrogênio ocorrem entre os pares de bases nitrogenadas e formam-se apenas em bases específicas. A adenina só se liga à timina e a guanina só se liga à citosina, sendo assim, as duas cadeias do DNA são complementares. Na ligação entre a adenina e a timina, ocorrem duas ligações de hidrogênio, ligação entre a guanina e a citosina ocorrem três ligações. enquanto na 39

40. • É importante destacar que todas as espécies vivas apresentam um DNA formado apenas por essas quatro bases nitrogenadas e o DNA de qualquer tecido de um indivíduo apresenta a mesma sequência de bases. O DNA apresenta regiões específicas chamadas de genes, que são herdados de nossos pais.. • O DNA é encontrado nos cromossomos de nossas células e nas nossas mitocôndrias. Nos vegetais, esse material genético é encontrado também no interior dos cloroplastos. 40

41. Vejamos alguns conceitos importantes: • Cromossomos • Genes • Alelos • Genes Dominantes e Recessivos • Fenótipo • Genótipo 41

42. O que é cromossomo? • Entender o que é cromossomo permite a compreensão do processo de divisão celular e também de hereditariedade. Os formadas por uma molécula de DNA associada a moléculas proteicas, estão presentes dentro do núcleo das células eucariontes. O material genético contido nos cromossomos são os responsáveis por transmitir as características hereditárias. cromossomos são estruturas 42

43. Partes do cromossomo: Quando cromossomo na metáfase, é possível estruturas importantes observamos um observar Metáfase: celulares, que acontece tanto na mitose quanto na meiose. Veremos estes temas em seguida. é uma fase das divisões 43

44. Partes do cromossomo: • Centrômeros: é a região do cromossomo que apresenta um estrangulamento. No centrômero, está presente, além de DNA, um disco de proteína com a função de prender os filamentos cromossômicos às fibras de fuso durante o processo de divisão celular. • Telômeros: são estruturas constituídas por fileiras repetitivas de DNA que formam as extremidades dos cromossomos. A principal função dos telômeros é manter a integridade estrutural do cromossomo. 44

45. Número de cromossomos de uma espécie: • Cada espécie possui um número específico de cromossomos. Em uma célula somática humana, observamos a presença de 46 cromossomos; nas células sexuais, há apenas 23 cromossomos. • As células somáticas são diploides porque possuem dois conjuntos cromossômicos, estando os cromossomos, portanto, aos pares. Os cromossomos semelhantes que formam cada um desses pares são chamados de homólogos. Nas células sexuais, não há homólogos, mas apenas um grupo de cromossomos. Essas células, portanto, são haploides. 45

46. 46

47. Doenças cromossómicas: • As doenças cromossômicas acontecem quando os cromossomos de um indivíduo sofrem modificações em sua estrutura e número. • Assim, caso haja a falta ou o excesso de um par, surge uma doença genética. Podemos destacar neste grupo doenças como: • Síndrome de Down (trissomia 21); As pessoas com a síndrome, em vez de dois cromossomos no par 21 (o menor cromossomo humano), possuem três. Não se sabe por que isso acontece. 47

48. Doenças cromossómicas: • Síndrome de Turner (trissomia 18); Trissomia do 18 é causada por um cromossomo 18 extra e geralmente está associada à deficiência intelectual, pequenez ao nascimento e muitas anomalias congênitas, incluindo microcefalia grave. • Síndrome de Cri-du-chat: é uma doença rara, que tem alteração no cromossomo 5 , a falta de um pedacinho do braço do cromossomo, por isso resulta em uma anomalia genética. Conhecida como “miado de gato”, por causa da má formação da laringe, ela altera o som do choro do bebê. 48

49. Número de cromossomos de outras espécies: • Cachorro: 78 cromossomos somáticos + um par sexual (XX na fêmea e XY no macho). • Cavalo: número cromossômico 2n=64 + um par sexual • Boi: 2n=60 + um par sexual • Elefante: 56 cromossomos + um par sexual • Rato: 21 pares de cromossomos + um par sexual 49

50. E as plantas apresentam cromossomos sexuais? O dimorfismo sexual em plantas superiores é uma característica de menor importância quando comparada com os animais. • A grande maioria das plantas são hermafroditas e portanto, apresentam os dois sexos em uma mesma flor. No entanto, há: • (a) plantas monóicas – possuem órgãos masculinos e femininos em flores separadas porém, na mesma planta, • (b) plantas dióicas – possuem órgãos masculinos e femininos em plantas diferentes. 50