2013.1

Profº João Paulo

BIOLOGIA CELULAR

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APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA

CARO (A) EDUCANDO (A).

A possibilidade de estudar a Biologia Celular e Molecular nos dias atuais é uma oportunidade que temos

para compreender os fenômenos da vida e vivermos mais e melhor.

A tecnologia sendo bem utilizada nos favorece, em nossos mais diversos anseios, no entanto é importante

pensar e saber pensar sobre esse assunto e sua aplicação para nossa vida. O conhecimento é a base que

nos possibilitará melhor qualidade de vida e a biologia é uma área em especial que tem tudo a ver com o

acontecimento da vida na terra.

O estudo da biologia celular e molecular nos proporciona o conhecimento de como a vida acontece,

informação importantíssima para o estudante de técnico em enfermagem. É neste espaço onde o mesmo

vai adquirir uma parcela importante dos conhecimentos necessários ao bom desempenho do seu papel.

Estudaremos então o conceito de CITOLOGIA: As Hipóteses de origem e evolução;

A Célula: Membrana, Citoplasma e Núcleo;

Orgânulos Celulares;

Divisão Celular: conceitos que determinam a continuação da vida.

Desejamos a todos, discernimento, iniciativa e grandes conquistas.

Abraço e bons estudos.

Educador: João Paulo Silva dos Anjos

ORIGEM E EVOLUÇÃO DAS CÉLULAS

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As células eucarióticas teriam ocorrido a partir das células procarióticas que sofreram "dobras" na

membrana plasmática. Esses dobramentos teriam dado origem a "compartimentos" dentro do citoplasma,

que teriam originando as várias estruturas citoplasmáticas delimitadas por membranas- as organelas

membranosas, esses dobramentos também teriam originado a membrana nuclear, que recebe o nome

de carioteca. Isso é o que propõe a hipótese de Robertson sobre a origem das células eucarióticas - a teoria

da invaginação da membrana.

Dentre as organelas membranosas, apenas as mitocôndrias e os cloroplastos parecem ter tido origem

diferente. As mitocôndrias são responsáveis pela respiração celular, ocorrendo em praticamente todo

eucarionte. Os cloroplastos são responsáveis pela fotossíntese, estando presente apenas nas plantas e nos

eucariontes fotossintetizante. A origem de mitocôndrias e cloroplastos encontra fundamento na teoria da

endossimbiose.

A teoria da endossibiose foi criada por Lynn Margulis, da universidade de Massachusetts - Amherst

em 1981, e conhecida com a publicação do ensaio symbiosis in cell evolution ("simbiose na evolução das

células"). Esta teoria propõe que organelas que compõem as eucelulas tenham surgido como consequência

de uma associação simbiótica estável entre organismo. Mais especificamente, essa teoria postula que os

cloroplastos e as mitocôndrias dos organismos dos eucariontes têm origem num procarionte autotrófico -

provavelmente um antepassado das cianobacterias atuais - que os viveu em simbiose dentro de outro

organismo, também unicelular, mas provavelmente de maiores dimensões, obtendo assim proteção e

fornecendo ao hospedeiro a energia fornecida pela fotossíntese.

A teoria endossimbiótica de Lynn margulis sugere que as células eucarióticas, nasceram como comunidades

de organismo em interação, que se numa célula hospedeira, quer por ingestão, quer com parasita, com o

tempo os elementos originais teriam desenvolvido uma simbiose obrigatória.

Margulis sugeriu ainda que as relações simbióticas sejam uma das principais forças no processo evolutivo,

tendo afirmado (em margulis e Sagan, 1996)que "os seres vivos não ocuparam o mundo pela força, mas por

cooperação" e considera a teoria de Darwin de ser a competição a principal força na evolução.

Os primeiros passos rumo à descoberta de como ocorreu a origem e posterior evolução das células até

chegar a forma como elas se encontram hoje foi dado por Friedrich Wöhler em 1832, em um dos primeiros

experimentos de Química Pré-biótica; experimentos estes que tem a finalidade de simular processos que

poderiam ter ocorrido sobre a terra primitiva. Em seu trabalho, Wöhler demonstrou que o aquecimento de

um composto inorgânico, o cianeto de amônia, leva à formação de um composto orgânico, a ureia, como

ilustrado na Fig. 1.

Fig. 1: Formação de ureia a partir de cianeto de amônia

Outras reações demostraram que o aminoácido glicina pode ser formado a partir do ácido cianídrico e

açúcares podem vir a ser formados a partir de formaldeído, e ambos estes precursores já foram obtidos a

partir de compostos inorgânicos, o que reforça que todos estes processos podem ter vindo a ocorrer nos

estágios iniciais da origem da vida.

Também Oparin e Haldane, sugeriram que durante a evolução dos primeiros organismos vivos a

atmosfera terrestre deveria ter sido redutora e que provavelmente eles teriam surgido de uma mistura

de compostos orgânicos formados em tal atmosfera. Realmente, sabe-se que a síntese de compostos

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bioquímicos ocorre muito facilmente em uma atmosfera redutora, mas não em uma atmosfera oxidante.

Por exemplo, se o nitrogênio é introduzido numa atmosfera redutora, será parcialmente convertido em

amônia (NH3). Quem conseguiu demonstrar as previsões de Oparin e Haldane foi Stanley Miller em 1953,

quando submeteu uma mistura de metano, amônia, hidrogênio e água à ação de uma descarga elétrica,

conseguindo assim a formação de vários compostos orgânicos, incluindo aminoácidos. O equipamento

utilizado por Miller é ilustrado na figura 2.

“No frasco pequeno ele colocou água e no resto do aparelho uma mistura de metano, hidrogênio e amônia.

A mistura gasosa e mais algum vapor d’água foram postos a circular, passando através dos eletrodos de

tungstênio, em conseqüência da fervura da água líquida no frasco pequeno. Então, uma descarga de

centelha foi produzida entre os eletrodos, mediante a aplicação de um alto potencial elétrico através deles.

Os produtos formados na descarga elétrica dissolveram-se na água que se liquefazia no condensador, e

foram transportados até o pequeno frasco”1 . A preferência por essa mistura é devido ao fato de que era

provável que a atmosfera primitiva era formada por esses gases; a água fervendo no frasco pequeno

representava o oceano primitivo (embora seja fato que na época da evolução das primeiras células o

oceano não estava fervendo, ele preferiu representá-lo nessa forma, pois esse procedimento acelera várias

reações, maximizando assim o tempo, pois os resultados desse experimento na realidade levaram várias

centenas de anos para ocorrer sobre a terra primitiva) e as descargas elétricas representaria os relâmpagos.

Fig. 2: Equipamento utilizado por Miller em seu experimento

Várias descobertas estimuladas pelo trabalho de Miller foram sendo feitas sobre quais condições podem

ter se formado as primeiras moléculas orgânicas de importância biológica. Por exemplo, descobriu-se que a

natureza da mistura de gases não importa desde que seja de caráter redutor; que sempre são formados

conjuntos de moléculas orgânicas similares quando esses gases de caráter redutor são submetidos a

descargas elétricas; que além da glicina, o aquecimento do ácido cianídrico e formaldeído em uma solução

aquosa formam diversos outros aminoácidos e o mais surpreendente, forma também a adenina, uma das

quatro bases dos ácidos nucléicos e um dos componentes do ATP; que a citosina, outra base nitrogenada,

pode ser formada a partir do cianoacetileno, um gás muito similar ao ácido cianídrico e que

a desoxirribose e ribose, os açúcares constituintes dos nucleotídeos, são formados em condições pré-

bióticas quando o formaldeído é agitado com giz ou cal. Assim, pode-se concluir que os constituintes

básicos para a formação do aparato genético estava presente sobre a terra primitiva, e sendo estes os

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mesmos compostos básicos na bioquímica moderna, devemos acreditar que as primeiras células surgiram

dessa sopa pré-biótica e que todos os organismos modernos evoluíram a partir dessa primeira célula sem

muitas mudanças em sua composição.

A próxima etapa para a origem das primeiras células deve ter sido a capacidade desses compostos

orgânicos que formavam a sopa pré-biótica se combinarem para formarem polímeros. Sabe-se através

de experimentos que não é possível que se formem polipeptídios e polinucleotídios com facilidade através

de soluções diluídas de aminoácidos e nucleotídios. Por isso, acredita-se que a formação de polímeros deve

ter ocorrido em uma sopa pré-biótica concentrada. Os principais mecanismos de concentração que

atuaram na terra primitiva favorecendo a formação dos polímeros foram a evaporação, o congelamento, a

adsorção e a formação de gotículas coloidais ou coacervados. Todas essas formas são plausíveis de terem

ocorrido sobre a terra primitiva, porém, ainda não se pode afirmar com certeza qual teria sido a mais

importante. A evaporação é um mecanismo muito comum que ocasiona a concentração de soluções

aquosas diluídas podendo até formar depósitos sólidos se continuada por muito tempo. Assim, parece

provável que a evaporação tenha sido um importante mecanismo que concentrava soluções em poças

deixadas pelas marés, por exemplo. Alternativamente, o congelamento também deve ter atuado,

principalmente por ser possível através dele concentrar materiais voláteis. Mas sem dúvidas, os dois

mecanismos principais que ocasionaram a concentração das moléculas para o estágio final da origem

celular (a evolução da membrana que será tratado mais adiante), foi a adsorção e formação de

coacervados. Sabe-se que moléculas pré-bióticas importantes aderem (adsorvem) à superfície de minerais

e que fosfatos minerais catalisam reações pré-bióticas. Portanto, é muito provável que os minerais

extraiam substâncias da sopa pré-biótica diluída e as concentrava em sua superfície onde poderia também

ter ocorrido importante reações através de catalisadores minerais. A formação de partículas coloidais

(coacervados) ocorre quando compostos como sabões e detergentes no contato com a água não formam

soluções verdadeiras, eles se dispersam e formam gotículas de matéria orgânica. Oparin propôs que as

gotículas de coacervados devem ter sido o melhor local para as reações de polimerização, pois muitas

reações de condensação (polimerização) ocorrem mais facilmente em meios não aquosos. Porém, é difícil

compreender por que as condensações a seco foram substituídas pelas aquosas no decorrer da evolução

celular. O fato é que as condensações térmicas quando ocorrem, formam boas quantidades de peptídeos,

pois quando uma solução de aminoácidos é fortemente aquecida, a água é eliminada das ligações e então

se formam os polímeros. Essa seria uma explicação ideal para a formação dos polímeros, pois não é

necessária a participação de reagentes, se não fosse o fato de que a reação não ocorre em temperaturas

inferiores a 130ºC. Como é pouco provável que tenha ocorrido temperaturas superiores aos 80ºC na terra

primitiva, então seria necessária a ajuda de um catalisador orgânico ou mineral simples que permitisse a

polimerização nas temperaturas entre 70 e 80ºC. Um catalizador desse tipo poderia ter sido, por exemplo,

a ureia, pois com o auxílio desta é possível adicionar fosfatos aos nucleosídeos, para que polipeptídeos

curtos se formem a partir deles. Alternativamente, a dificuldade encontrada para se obter polímeros

formados em soluções aquosas é devido ao fato de todas as proteínas e ácidos nucléicos serem

decompostos em seus elementos constituintes ao reagirem com a água. E a reação oposta não ocorre, ou

seja, aminoácidos e nucleotídeos não se combinam para formarem proteínas e ácidos nucléicos,

respectivamente, a não ser que energia seja despendida para isso, já que a solução se encontra em

equilíbrio químico. Então, deve ter havido intermediários de alta energia que fornecessem energia ao

sistema para que houvesse a reação de condensação. Porém, como esses intermediários se formaram na

terra primitiva e quem eram eles? Uma resposta para essa pergunta é que os fosfatos de alta-energia já

estavam presentes desde o início da evolução do aparato genético, sendo formados a partir de

nucleotídeos e fosfatos inorgânicos na presença de uréia ou outro catalisador. Por isso, há pesquisadores

que acreditam que ambos os tipos de condensação – térmica (a seco) e em solução (aquosa) - ocorreram

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sobre a terra primitiva e que somente as em solução evoluíram para estarem presentes hoje nas

condensações biológicas modernas. Outros acreditam que talvez somente as condensações em solução

ocorressem e que ainda não foram descobertos os mecanismos eficientes a partir dos quais se condensem

os monômeros em polímeros nessas soluções aquosas. O fato é que somente as condensações em solução

existem nos sistemas biológicos modernos.

O próximo passo crucial que marcou decisivamente a passagem de um sistema onde ocorriam reações

para a formação de moléculas orgânicas poliméricas simples para um sistema biológico auto reprodutor foi

a seleção de determinados polímeros capazes de dirigir sua própria replicação. Das duas classes principais

de macromoléculas atuais, apenas os ácidos nucléicos são capazes de auto-replicação. Por isso, acredita-se

que os polinucleotídeos foram as primeiras moléculas genéticas sobre a terra primitiva e que os

polipeptídios poderiam ter sido catalisadores importantes, uma vez que é pouco provável que uma

molécula aparentada às proteínas modernas possa ter sido capaz de se auto replicar. Evidências indicam

que os ácidos nucléicos poderiam ter se replicado na ausência de enzimas, uma vez que experimentos

demonstraram a replicação resíduo por resíduo em condições pré-bióticas de polinucleotídios artificiais

que se assemelham aos ácidos nucléicos. Por exemplo, quando o poli U (um polímero que contém apenas

ácido uridílico) é misturado com derivados monoméricos de ácido adenílico (A), a temperaturas

suficientemente baixas, eles têm a capacidade de dirigir a organização de A de maneira a fazê-los formar

uma hélice. Essa conformação em hélice torna a ligação dos resíduos de A muito mais fácil do que quando

os mesmos se encontram livres. Da mesma maneira, já foi observado que o poli C (um polímero que

contém apenas derivados do ácido citidílico) dirige da mesma forma a polimerização de derivados de G. E

que C não influi na polimerização de A e que U não influi na polimerização de G. Dessa forma, podem-se ser

visualizadas as mesmas regras propostas por Watson e Crick para o emparelhamento de bases que tornam

a replicação do DNA possível.

A adaptação posterior que levaria à evolução de um sistema mais sofisticado de replicação, do código

genético e do aparato sintetizador de proteínas deve ter envolvido interações entre os primeiros polímeros

replicadores (sejam eles sido os RNAs, DNAs ou outro tipo de ácido nucléico que teria se adaptado à

estrutura replicadora como já foi proposto) e outras moléculas não replicadoras que se encontravam no

seu meio. “Primeiro, os polinucleotídeos “aprenderam” a capturar qualquer molécula pequena na sopa

pré-biótica que pudesse ajuda-lo a levar a cabo a sua replicação. Mais tarde, devem ter aprendido a unir

pequenas moléculas da sopa pré-biótica e a incorporá-las aos seus produtos poliméricos. A mais

importante interação entre os ácidos nucléicos replicadores e as moléculas menores envolvia os

aminoácidos; o código genético é o produto final da evolução da interação entre o ácido nucléico e o

aminoácido. E a invenção da síntese protéica permitiu aos ácidos nucléicos dirigir a síntese de enzimas e,

desta maneira, estabelecer quase que um controle total sobre o seu meio químico”1 .

Sempre se indaga qual poderia ter sido a molécula replicável ancestral, RNA ou DNA? Evidências apontam

para o RNA como sendo esta primeira molécula capaz de armazenar as informações genéticas, uma vez que

é composto por uma fita simples, enquanto o DNA é uma dupla-fita, e isto leva à necessidade de enzimas

capazes de abrir a dupla-fita para a replicação no DNA enquanto o RNA pode ser lido ou replicado

diretamente; além disso, o RNA pode atuar na catálise de reações, inclusive a polimerização de

nucleotídeos e aminoácidos, o que foi crucial tanto para as reações de replicação das primeiras moléculas

de RNA quanto para a evolução do mecanismo sintetizador de proteínas. As imperfeições nas primeiras

replicações provavelmente fizeram surgir inúmeras variantes de RNAs catalíticos que ao se replicarem em

taxas diferentes, competiam e apenas os que se replicavam mais rápido se saíram vencedores. No início, a

evolução do mecanismo sintetizador de proteínas não deve ter envolvido mais que uns poucos polímeros,

parcialmente ordenados que não devessem ter quase toda a especificidade hoje presente no mecanismo

moderno. Esses poucos polímeros deveriam ter sido: uma molécula de informação muito parecida com o

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RNA mensageiro (RNAm), cuja sequência de nucleotídeos era lida para criar uma sequência específica de

aminoácidos; houve um grupo de moléculas muito parecidas com o RNA de transferência (RNAt) que

poderia ativar aminoácidos específicos e também deve ter havido um catalisador, muito parecido com o

RNA ribossomal (RNAr) que teria facilitado a junção dos aminoácidos trazidos pelo RNA de transferência a

partir da leitura do RNA de informação. A falta de especificidade desse mecanismo inicial levava a

aminoácidos muito parecidos não terem sido discriminados. Também se acredita que não havia sinais

eficientes de inicio e parada no código genético primitivo. Porém, um aspecto da síntese proteica que foi

muito bem definido desde o início deve ter sido o código de três letras, pois mesmo que se tivesse evoluído

um código com número de letras diferente, isso teria levado a uma interpretação desastrosa da informação

quando houvesse a transição para um código de três letras. A estrutura do código provavelmente é

resultado de um acidente, ou não. Por exemplo, “talvez a glicina interaja mais intensamente com a

sequência GGG (ou com a sequência complementar CCC) do que com qualquer outro trinucleotídeo. Neste

caso GGG codificaria a glicina, se o mecanismo genético viesse a evoluir uma segunda vez.

Alternativamente, a relação entre trinucleotídeos e aminoácidos, especificada pelo código, poderia ter sido

determinada por fatores arbitrários. A glicina talvez se tivesse concentrado com GGG em alguma poça de

maré em particular, e isto teria levado à sua associação no código1 . Se foi assim, o código genético,

evoluindo uma segunda vez, possivelmente não associaria GGG à glicina”. Essa fase da evolução da vida em

que o material genético era o RNA é conhecida pelo termo “mundo de RNA”. Um motivo para transição

entre o uso do RNA para o DNA como material genético é devido à limitação imposta pela alta taxa de

mutação da molécula de RNA. Desse modo, a evolução do DNA teria reduzido a taxa de mutação, o que é

de extrema importância para uma molécula que armazena as informações genéticas que são passadas

hereditariamente.

Com a evolução da cooperação entre as moléculas, foi de extrema importância a origem de uma

membrana que as envolvesse, uma vez que vantagens que poderiam ser adquiridas com a origem de novas

sínteses de compostos bioquímicos seriam perdidas se fossem compartilhadas com outros grupos de

moléculas competidoras. Neste caso a membrana deveria ser semipermeável, ou seja, impermeável às

pequenas moléculas úteis produzidas no interior da célula, mas permeável às moléculas vindas de fora. Os

mecanismos mais importantes pelos quais as famílias de polímeros foram mantidas juntas em presença de

uma grande quantidade de água foram, como já comentado anteriormente, a adsorção ou a formação de

partículas coloidais. As duas teorias são plausíveis, embora ainda não se possa confirmar com certeza qual

realmente ocorreu, ou se ambas ocorreram, qual teria sido a mais importante. Mas agora, o que realmente

importa é que de alguma forma as moléculas se mantinham unidas e necessitavam de uma delimitação. Se

acreditarmos que fosfolipídios estavam presentes na sopa pré-biótica, não é muito difícil imaginar como

teria se formado a membrana, uma vez que estes possuem a propriedade de formar espontaneamente

bicamadas (Fig. 3) pela aproximação de suas caudas hidrófobas, deixando suas cabeças hidrófilas em

contato com a água. Esse arranjo poderia ter envolvido esses conjuntos de moléculas que formavam

agregados, separando o seu interior do ambiente externo pela formação da bicamada lipídica. Assim, teria

se formado as células, a partir de conjuntos cooperativos de polímeros envolvidos por uma bicamada de

lipídeos.

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Fig. 3: Conformação espontânea adquirida pelos fosfolipídeos em soluções aquosas

No início do desenvolvimento das primeiras células, todos os compostos bioquímicos essenciais estavam

disponíveis na sopa pré-biótica para serem consumidos. Porém, esses recursos foram se esgotando com o

passar do tempo, e somente o desenvolvimento da síntese dos compostos pelas células seria capaz de

suprir as demandas energéticas. As vias bioquímicas que foram desenvolvidas pelas células diferiam pouco

das vias pré-bióticas que formavam os compostos bioquímicos de que as células necessitavam, por

exemplo, as vias bioquímicas necessitam da participação de enzimas. “Acredita-se que muitas vias

biossintéticas desenvolveram-se fazendo, paradoxalmente, o caminho inverso da decomposição

espontânea”1 . “A geração e utilização controlada de energia metabólica são fundamentais para todas as

atividades celulares, e as principais vias do metabolismo energético são altamente conservadas em atuais

células”2 , o que reforça a teoria de que todos os organismos descendem de um ancestral comum. Na

atmosfera inicialmente anaeróbica, o primeiro mecanismo de geração de energia envolvia provavelmente

uma via muito parecida com a glicólise atual, que converte glicose em ácido lático na ausência

de oxigênio com ganho líquido de duas moléculas de ATP. A evolução do mecanismo fotossintético (Fig. 4)

foi o próximo passo na evolução do metabolismo celular. Inicialmente, as primeiras células utilizavam H2S

para converter CO2 em moléculas orgânicas, uma via que ainda é utilizada por algumas bactérias hoje em

dia. A utilização de H2O como doador de elétrons para converter CO2 em moléculas orgânicas só surgiu

posteriormente, e o subproduto desta reação (oxigênio) foi responsável por com o passar do tempo se

acumular na atmosfera e mudar os rumos da evolução metabólica. Essa mudança causada no ambiente em

que as células estavam evoluindo foi provavelmente a causa do desenvolvimento do metabolismo

oxidativo, uma via muito mais vantajosa pelo ganho líquido maior de moléculas de ATP por mólecula de

glicóse.

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Fig. 4: Descrição simplificada da fotossíntese

“A divisão classificatória mais inicial da vida celular é uma árvore trifurcada em arqués, bactérias e

eucariotos. As arqués e bactérias são procariotos, e ambas existiam na terra há 2 a 3 bilhões de anos. O

outro tipo de célula, a eucariótica, evoluiu depois dos procariotos”3 . A datação mais antiga da origem das

células eucarióticas provém de fósseis químicos de certas gorduras provavelmente relacionadas ao

metabolismo eucarioto, datados de 2,7 bilhões de anos, porém, como as gorduras podem não ser boas

indicadoras, é mais sensato que a origem dos eucariotos tenha ocorrido entre 2,2 e 1,8 bilhões de anos

como é sugerido pelo relógio molecular. As células procarióticas atuais são versões mais complexas das

primeiras células que surgiram sobre a terra.

A diferença mais conspícua células procariotas e eucariotas é a presença de núcleo nas eucarióticas e

ausência dele nas procarióticas. Além disso, células eucariotas possuem organelas, um processo de divisão

celular chamado mitose, um processo ainda mais sofisticado de divisão celular que dá origem aos gametas,

além de muitas outras difereças. Foi proposto que as células eucarióticas evoluíram à partir das

procarióticas quando estas sofreram invaginações da membrana citoplasmática, dando origem aos

compartimentos internos que formaram as organelas e, inclusive a carioteca, a membrana que delimita o

núcleo. Essa teoria é proposta por Robertson como sendo "a Teoria da Invaginação da Membrana".

Somente as mitocôndrias e os cloroplastos parecem não ter se originado dessa forma. É muito provável

que essas organelas se originaram por simbiose de uma célula procarionte unicelular autotrófica que

possivelmente é um antepassado das cianobactérias atuais com um organismo também unicelular, porém

possivelmente de maiores dimensões. Desse modo a primeira fornecia energia oriunda da fotossíntese e a

segunda proteção. Essa teoria da simbiose foi proposta por Lynn Margulis e é conhecida como "teoria da

endossimbiose". Agora, o próximo passo da evolução será começar a unir as células em cooperação, assim

como uniu os polímeros no início da evolução rumo às primeiras células, para que surjam os primeiros

organismos multicelulares.

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TEORIA CELULAR

A Teoria Celular, criada por Robert Hooke, em 1665, estabelece a célula como a unidade morfofisiológica

dos seres vivos, ou seja, a célula é a unidade básica da vida.

No final da década de 1830, dois cientistas alemães, Matthias Jakob Schleiden, ex-advogado que

abandonou a profissão para estudar a estrutura e fisiologia das plantas, determinando também que todas

as plantas apresentavam organização celular, e Theodor Schwann, médico dedicado ao estudo da anatomia

dos animais, estendeu a teoria de Mathias aos animais, formulando a hipótese de que todos os seres vivos

são constituídos por células, construindo a base da teoria celular.

Importância.

A Teoria Celular foi uma das mais importantes generalizações da história da Biologia. Ficou claro que,

apesar das diferenças quanto à forma e função, todos os seres vivos têm em comum o fato de serem

formados por células. Portanto, para a plena compreensão do fenômeno da vida, é preciso conhecer as

células.

O entusiasmo pela Teoria Celular também levou os biólogos à investigação sobre a origem das células

vivas. Alguns acreditavam que as células se formavam espontaneamente, a partir da aglomeração de

determinados tipos de substâncias, enquanto outros se opunham a essa idéia, afirmando que uma célula

somente podia originar-se de outra célula pré-existente.

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A teoria celular foi "o alicerce" para todo o desenvolvimento do estudo biológico:

► Todo ser vivo é formado por células. ► A vida depende da Autonomia e da integridade da célula.

►Toda célula é portadora de material genético, o DNA e o RNA. ►A célula é responsável por todo o

metabolismo do organismo, em conjunto com outras, forma os órgãos e sistemas. ► Toda célula se origina

de outra célula pré-existente. Sendo que elas fazem a reprodução assexuada.

Nem todos os seres vivos possuem organização celular: os vírus não possuem tal organização, ou seja,

são acelulares e precisam necessariamente invadir células vivas para se reproduzir. Eles são parasitas

intracelulares obrigatórias.

MODELOS DE CÉLULAS DIFERENTES

Célula eucariota

Células eucariotas ou eucariontes ou eucélulas são mais complexas do que as procarióticas, pois

possuem membrana nuclear individualizada e vários tipos de organelas. Uma célula eucariótica possui

verdadeiro núcleo, (núcleo definido e protegido pelo envoltório nuclear) que contém um ou

mais nucléolos. É constituída por muitas organelas citoplasmáticas, ao contrário das células procarióticas. E

podem ser animais ou vegetais. De acordo com os cientistas as células eucarióticas surgiram a partir das

procarióticas, que são células relativamente mais simples.

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Célula procariota

As células procarióticas ou procariontes são relativamente simples (comparativamente às eucarióticas) e

são as que se encontram nas bactérias e cianófitas ("algas" azuis ou cianobactérias). Procariotos são

organismos unicelulares.

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Os procariontes apresentam metabolismos muito diversificados, o que é refletido na sua capacidade de

colonização de diferentes ambientes, tais como tratos digestivos de animais, ambientes vulcânico. Apesar

de não possuirem organelas celulares, podem conduzir seus processos metabólicos na membrana celular.

EXEMPLO DE CÉLULA VEGETAL

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,

EXEMPLO DE CÉLULA ANIMAL

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MEMBRANA

Película muito fina e elástica lipoproteica (constituída de proteínas e lipídios) e que envolve toda a

célula. É o envoltório celular.

FUNÇÃO: Controla a passagem de substâncias entre o meio intracelular e extracelular (entrada

e saída de substâncias).

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OBSERVE:

A MEMBRANA E OS TIPOS DE TRANSPORTE

Processo Condição Exemplo

Transporte

passivo

Difusão

simples e

osmose

Existir uma

diferença de

concentração; a

célula não gasta

energia

Oxigênio, gás

carbônico e

água

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ATRAVÉS DA

MEMBRANA

Difusão

facilitada

Existir uma

diferença de

concentração; a

célula não gasta

energia

Açúcares e

aminoácidos

Transporte ativo

Existir uma

proteína

carregadora e

haver gasto de

energia por

parte da célula

Açúcares,

aminoácidos e

ions de cálcio e

de potássio

POR ENVOLVIMENTO

E CAPITURA PELA

MEMBRANA

(ENDOCITOSE E

EXOCITOSE)

Endocitose

Pinocitose

(partículas

pequenas e

geralmente

líquidas)

Gotículas de

lipídios

Fagocitose

(partículas

sólidas)

Vírus, bactérias

e restos

celulares

Exocitose

Processo em

que as

substâncias

saem das

células

FAGOCITOSE

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PINOCITOSE

CITOPLASMA

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Todo o espaço existente entre a membrana e o núcleo. É onde está presente o hialoplasma.

HIALOPLASMA

Substância gelatinosa (gel contendo água e proteínas), que facilita a distribuição de substâncias. É

onde estão as organelas citoplasmáticas.

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO

LISO: Sistema de finas membranas duplas lipoproteicas que forma uma complexa rede espalhada por

toda a célula.

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FUNÇÕES:

Transporte de substâncias no interior da célula;

Armazenamento de substâncias produzidas;

Síntese de lipídios;

Participa do metabolismo dos carboidratos;

Participam da neutralização de substancia tóxicas como drogas e venenos.

RUGOSO: Sistema de finas membranas duplas lipoproteicas que forma uma complexa rede espalhada por

toda a célula, apresentando ribossomos aderidos em suas membranas.

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FUNÇÕES:

Síntese de proteínas.

SISTEMA GOLGIENSE

Constituído por várias unidades menores (dictiossomos com cinco ou mais sacos achatados).

FUNÇÕES:

Armazenamento de proteínas antes de serem utilizadas pelo organismo;

Secreção celular (muco);

Produção do acrossomo.

LISOSSOMOS

Organela constituída por pequenas vesículas lipoproteicas contendo substâncias necessárias à

digestão celular.

FUNÇÕES: digestão celular.

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PEROXISSOMOS

Vesículas semelhantes aos lisossomos.

FUNÇÕES: Transforma substâncias tóxicas em substâncias não tóxicas ao organismo.

MITOCÔNDRIAS

Organelas membranosas e em forma de bastão. (composta por membrana externa, membrana

interna, cristas mitocondriais e matriz mitocondrial).

FUNÇÕES: Respiração celular (obtenção de energia para a célula).

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OS PLASTOS

Orgânulos característicos de células vegetais exceto bactérias, cianobactérias e fungos. Existem os

LEUCOPLASTOS = incolor . Ex.: amiloplasto = tecido de reserva dos vegetais .

CROMOPLASTOS=pigmentos que apresenta coloração. Ex.: cloroplastos = pigmento verde.

Obs.: Os cloroplastos são constituídos por:

Membrana externa e interna;

Estroma onde estão os tilacóide e/ou lamela(grana).

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CENTRÍOLOS

Estruturas cilíndricas formadas por nove túbulos triplos, encontrados tipicamente em células animais:

FUNÇÕES:

“Orienta” o deslocamento dos cromossomos durante a divisão celular.

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Originam cílios e flagelos, permitindo a locomoção da célula ou do organismo no meio líquido. Ex.:

espermatozóides, Paramércio.

CITOESQUELETO

Conjunto de filamentos que formam uma teia tridimensional no interior da célula, trata-se de

uma rede de microtúbulos.

FUNÇÕES: Sustentação e manutenção do formato celular. Ex.: células que não possuem parede

celular, movimento amebóide.

VACÚOLOS

Espaço delimitado por membrana lipoproteica. Digestão celular realizada pelos lisossomos.

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NÚCLEO CELULAR

É onde estão armazenadas todas as informações sobre a função e a estrutura das células.

COMPONENTES DO NÚCLEO:

Envoltório nuclear ou carioteca: Membrana com numerosos poros que controla o trânsito de

moléculas entre o núcleo e o citoplasma.

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Nucleoplasma: Material gelatinoso que preenche o espaço interno do núcleo.

Nucléolos: Corpúsculos arredondados sem membranas ricos em RNA ribossômico (um tipo de

ácido nucléico), que associados a proteínas servem para formar novos ribossomos.

Cromatina: É o material genético que aparece como filamentos finos imersos no nucleoplasma. A

cromatina condensa (enrola), formando os cromossomos, onde estão os genes constituídos por

DNA.

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Bbs.: Aos vinte e três (23) pares de cromossomos, chamamos de cromossomos homólogos ou seja dois

(2) cromossomos de cada tipo.

COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA CÉLULA

Substâncias que compõem as células

Todos os seres vivos possuem moléculas e elementos que são essenciais para a sua composição e para o

seu metabolismo. É uma grande variedade de substâncias orgânicas e inorgânicas que fazem parte dessa

composição.

Substâncias orgânicas Substâncias inorgânicas

Carboidratos ou glicídios (açúcares)

Água Lipídios (óleos e as gorduras)

Proteínas (aminoácidos)

Sais minerais Vitaminas

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SISTEMA ENDOMEMBRANOSO

Detalhe do sistema da endomembrana e seus componentes

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Bicapa lipídica.

O sistema endomembranoso é composto por membranas diferentes, que estão suspensas

no citoplasma dentro de uma célula eucariótica. Estas membranas dividem a célula em compartimentos

funcionais e estruturais, ou organelas. Em eucariontes, as organelas do sistema endomembranoso incluem:

o envoltório nuclear, retículo endoplasmático, ocomplexo de Golgi, lisossomos, vacúolos, vesículas e

a membrana celular. O sistema é definido com mais precisão como o conjunto de membranas que formam

uma única unidade funcional e de desenvolvimento, quer ser conectados diretamente ou através de troca

de material de transporte vesicular. O sistema endomembranoso não inclui as membranas

das mitocôndrias e cloroplastos.

O envoltório nuclear é uma membrana que contém duas camadas, que engloba o conteúdo do núcleo. O

retículo endoplasmático é uma organela sintetizante e transportadora, dentro do citoplasma, em células

animais e vegetais. O aparelho de Golgi é uma série de múltiplos compartimentos, onde moléculas são

"empacotadas para entregar" outros componentes celulares ou pela secreção celular.

Em procariontes, as endomembranas são raras, embora possam ser encontradas em

muitas bactérias fotossintéticas.

PRODUÇÃO E UTILIZAÇÃO DE ENERGIA

Respiração celular é o processo de conversão das ligações químicas de moléculas ricas em energia que

poderão ser usadas nos processos vitais. Ela pode ser de dois tipos, respiração anaeróbia (sem utilização

de oxigênio) e respiração aeróbia (com utilização de oxigênio).

A respiração celular é o processo de obtenção de energia mais utilizado pelos seres vivos. Na respiração,

ocorre a libertação de dióxido de carbono, energia e água e o consumo de oxigênio e glicose. A organela

responsável por essa respiração é a mitocôndria e o cloroplasto.

Do ponto de vista da bioquímica, respiração celular é o processo de conversão das ligações químicas de

moléculas ricas em energia que possa ser usada nos processos vitais.

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Glicólise: O processo básico da respiração celular é a quebra da glicose ou Glicólise, que se pode

expressar pela seguinte equação química:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energia.

Obs.: A energia liberada pela respiração é o ATP (adenosina trifosfato), que pode perder um grupo fosfórico

e transformar-se em ADP (adenosina difosfato).

Fermentação e glicólise:

Semelhança básica:

Ambas permitem que a célula obtenha energia sempre a partir de combustíveis como a glicose.

Diferenças:

Na respiração é necessário o oxigênio, enquanto que na fermentação não é necessário.

Os resíduos da respiração são água e gás carbônico.

Os resíduos da fermentação são álcool e gás carbônico.

A equação química que representa a fermentação alcoólica é:

1C6H12O6 => 2C2H5OH + 2CO2 + ENERGIA

glicose => álcool etílico + gás carbônico + energia.

O NÚCLEO INTERFÁSICO

A interfase é o processo pelo qual a célula produz proteínas, aumenta de tamanho e ocorre a duplicação

do DNA presente na cromatina. É o período que antecede a divisão celular.

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DIVISÃO CELULAR

Há dois tipos fundamentais de divisão celular: A mitose e a meiose.

Mitose: Uma célula mãe se divide originando duas células filhas idênticas à célula mãe. Trata-se de uma

célula haplóide (com 46 cromossomos). A mitose compreende quatro fases ou etapas:

Prófase:

Os centríolos já duplicados afastam-se gradativamente para os pólos da célula, em torno dele

aparecem fibras que constituem o áster e entre os centríolos que se afastam formam-se as fibras

do fuso mitótico.

O núcleo desintegra distribuindo o seu material genético RNA ribossômico pela célula

Metáfase:

Os cromossomos atingem seu grau Máximo de espiralação, as cromátides de separam, tendo agora

cada uma delas um centrômero para constituir dois cromossomos-irmãos.

Anáfase:

Os cromossomos migram cada um para os pólos da célula.

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Telófase:

Cada conjunto cromossômico atinge um dos pólos. Os cromossomos desespiralam gradativamente

e as duas novas cariotecas constituem-se a partir das membranas do retículo endoplasmático e

então ocorre a divisão do citoplasma com distribuição dos orgânulos entre as células filhas.

Meiose: Cada célula mãe origina quatro células-filhas, com metade do número de cromossomos que nela

existiam. São as células haplóides com apenas 23 cromossomos, células destinadas à reprodução.

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GLOSSÁRIO

* Acrossomo: Vesícula existente na cabeça do espermatozóide, originada do sistema golgiense, rica em

enzimas que permitem a digestão dos envoltórios do óvulo.

* Arqueobactérias: As primeiras bactérias abundantes no planeta há bilhões de anos.

* Cariolinfa: Suco nuclear.

* Carioteca: Membrana que envolve a cromatina, nas células eucarióticas. O mesmo que membrana

nuclear.

*Cianobactérias: Organismo unicelular que realiza fotossíntese e apresenta pigmentos(coloração), como

clorofila, dentre outros exemplos como as algas azuis.

* Conspícua: Notável, respeitável.

* Difusão facilitada: Tipo de transporte através da membrana plasmática, do local de maior concentração

para o de menor concentração, mediante a participação de uma proteína carregadora.

*Difusão simples: Passagem de partículas, eventualmente em solução, de um local de concentração

maior para o de concentração menor. Na célula, acontece através da membrana plasmática.

* Lipoprotéico: Constituído de lipídios associados a proteínas.

* Proteína: Molécula orgânica complexa, constituída por aminoácidos ligados entre se. As proteínas

podem ser construtoras da matéria viva.

* Glicocálix: Revestimento de polissacarídeos existente na face externa da membrana plasmática das

células epiteliais.

* Glicólise: Etapa inicial da respiração celular, que ocorre no hialoplasma e envolve a degradação da

glicose, com produção de energia.

*Glicose: Monossacarídeo muito utilizado pelas células para obtenção de energia.

* Nucleotídeos: Unidade constituinte das moléculas dos ácidos nucléicos, formada por uma pentose, um

fosfato e uma base hidrogenada.

* Muco: Substância viscosa segregada pelas glândulas mucosas.

* Saturado: Impregnado ou embebido no mais alto grau.

* Polimerização: Agregação de moléculas da mesma classe, formando moléculas maiores, sem

desprendimento de átomos.

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* Polímero: Composto formado por polimerização

* Glucagon: Hormônio do pâncreas que aumenta a concentração de glicose no sangue.

* Paramécio: Protozoário ciliado comum nas águas doces paradas.

* Coacervado: Agregado de macromoléculas orgânicas, que pode ter sido um estágio na formação da

vida em nosso planeta.

* Biogênese: Teoria que propõe que toda vida provém de outra vida.

* Abiogênese: Teoria que postula o surgimento espontâneo da vida apartir da matéria bruta.

* Panspermia: Doutrina segundo a qual os germes dos seres organizados acham-se espalhados por toda

parte, apenas aguardando que circunstâncias favoráveis lhes promovam o desenvolvimento.

* Invaginação: Dobramento de um órgão cavo sobre se mesmo, como um dedo de luva revirado.

* Criacionismo: Criação divina( explicação aceita pelos criacionistas sobre a origem da vida, segundo a

qual a vida surgiu por intervenção de uma divindade ou força superior).

*Molécula: Conjunto de dois ou mais átomos ligados que caracteriza determinada substância química.

*Átomo: A menor porção de um elemento que pode entrar em combinação química, corpo

relativamente pequeno

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

http://www.brasilescola.com/biologia/celulas-procariontes.htm

Barros, Carlos Ciências Carlos Barros, Wilson Roberto Paulino, -- Ed. Reform. – São Paulo : ática,

2006.

Silva Júnior, Cesar da, 1934 – Biologia – volume1 – 1ª série – As Características da Vida, Biologia

Celular, Vírus: Entre Moléculas e Células, a origem da vida e histologia animal/César da Silva Júnior,

Sezar Sasson. – 8. Ed. – São Paulo: Saraiva, 2005.

www.sobiologia.com.br/conteudos/Corpo/Celula.