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Esse texto didático foi desenvolvido pelo Núcleo de Ensino Pesquisa e
Extensão do Departamento de Biologia Celular da Universidade Federal do
Paraná, NUEPE, para ser utilizado nos computadores individuais do Programa
Um Computador Por Aluno, PROUCA, bem como nos demais computadores
escolares e pessoais. Nível: ensino fundamental. Todas as sugestões para
melhoria desse trabalho são bem-vindas.
Contato
www.nuepe.ufpr.br
A utilização deste material em trabalhos derivados e sua distribuição por
quaisquer outros meios obedece a licença Creative Commons Atribuição-
NãoComercial-CompartilhaIgual 3.0 Brasil
(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/br/)
Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Eukaryota_diversity_2.jpg
Licença Creative Commons : Atribuição-CompartilhaIgual (CC BY-SA 2)
Veja alguns deles em movimento!
O nosso maravilhoso mundo A pequena “fortona”
Peixes nadando
Alguns dos vídeos e figuras dos links estão em inglês. Como o objetivo da visualização destes vídeos é somente a observação seres vivos, sugerimos que o volume do som permaneça no seu mínimo. Da mesma forma, alguns links direcionam para imagens de células obtidas em sites em inglês. Neste caso sugerimos que sejam analisadas pelo seu conteúdo visual e pelas descrições que acompanham na tela e que se ignore os textos anexos em inglês.
Contato Núcleo de Ensino Pesquisa e
Extensão – BioCel-UFPR. www.nuepe.ufpr.br [email protected] Autores Claudia Daniela Cavichiolo Ruth Janice Guse Schadeck Márcia Helena Mendonça Revisão e didática Mateus Chicarelli Diana Duarte Laura de Lannoy Carla Toncovitch Agências financiadoras
Programas de formação de professores Programa Institucional de Bolsas de Iniciação à Docência, CAPES/PIBID/UFPR, e Licenciar/UFPR
Texto Desenvolvido para utilização no Programa Um Computador por Aluno - PROUCA - e demais computadores escolares.
Os seres vivos são belos! E são todos formados por células!
Os exemplos acima mostram imensa diversidade que existe entre nós,
seres vivos que habitamos este planeta. E somos todos formados por uma unidade básica: as células!
Quais são os tipos de células que existem? Existem dois grandes tipos celulares: células eucarióticas e
procarióticas. As células eucarióticas são maiores, com estrutura mais
complexa o DNA no núcleo. Estas células compõem os organismos
unicelulares, formados somente por uma célula, e os pluricelulares, formados
por muitas células.
As células procarióticas são mais simples e o DNA está em contato
direto com o citoplasma. Além dessas existem muitas outras diferença que
você verá ao longo deste capítulo. Compare na imagem abaixo estes dois tipos
celulares.
Os vídeos acima mostram células de protistas. Você que saber o que são
protistas? Clique aqui.
Euglena, alga unicelular
Parte 1
As células eucarióticas
Vamos começar o nosso estudo pelos
organismos unicelulares.
Veja alguns em movimento!
Ameba
Vorticella
O paramécio: nosso modelo de estudo da célula eucariótica
Para entendermos a estrutura de
uma célula eucariótica usaremos o
paramécio como modelo, um ser vivo
formado por uma única célula, ou seja,
um organismo unicelular. A figura abaixo
mostra este organismo que se
movimenta em meio líquido.
É um organismo heterótrofo, pois não produz o próprio alimento,
vastamente distribuído na natureza e facilmente encontrado em lagos e águas
paradas, classificado com protozoário. Pode ser observado ao microscópio de
luz, sem nenhum preparo especial. O paramécio se alimenta pelo
englobamento de materiais extracelulares que acontece em regiões
especializadas da membrana. Este processo é chamado de fagocitose.
Veja aqui o paramécio realizando a fagocitose!
Preste atenção na formação de uma vesícula aproximadamente no meio da célula, a qual é liberada para o interior celular. É dessa forma que os alimentos entram no paramécio. Na sequência, através de vários processos, estes alimentos serão digeridos e utilizados pela célula. ATENÇÃO! Poucas células de animais realizam a fagocitose. Pode-se citar os neutrófilos e macrófagos. Nestes casos, a fagocitose serve de defesa contra micro-organismos que podem nos causar doenças.
Para o professor Observação do paramécio ao
microscópio de luz Materiais
- Cultura de paramécio que pode ser obtida a partir de água de aquário. Veja aqui!
-1 lâmina -1 lamínula -1 conta gotas - pedaços de papel absorvente. Desenvolvimento - Pingar 2 gotas da cultura da cultura do paramécio sobre a lâmina. Cobrir
com lamínula e observar. Como o paramécio é muito rápido faz-se necessário diminuir os seus movimentos. Um método é colocar alguns fios de algodão bem distendidos entre a lâmina e lamínula. Neste caso deve-se ter o cuidado de não deixar os fios muito espessos para não correr o risco de quebrar a lamínula na objetiva da 40X. Outra forma é diminuir a temperatura da infusão do paramécio colocando por alguns minutos em água bem fria.
- Cobrir com a lamínula. Pronto! Eles já podem ser observados no microscópio.
Atenção! Embora o paramécio não seja patogênico sempre há o risco de contaminação por outros organismos que podem fazer mal para a saúde. Portanto, deve-se siguir as normas de segurança no laboratório, como o uso de luvas, óculos de segurança, jaleco e descarte o material em solução germicida.
O paramécio pode ser observado ao microscópio de luz, sem nenhum preparo especial. Ele se movimenta em meio líquido graças aos cílios que recobrem sua superfície. Peça ao seu professor para observar o paramécio vivo ao microscópio! Você vai gostar!
ATENÇÃO! Qualquer atividade de laboratório só deverá ser realizada com o professor!!
Quer saber como se obtém o paramécio? Clique aqui
ida.
.
A observação do paramécio ao microscópio é uma linda experiência.
Com base neste tipo de observação foi construído o vídeo abaixo que descreve
a estrutura geral das células.
Confira!
Descrição do vídeo: Inicia-se o vídeo focalizando o paramécio em
movimento, segue-se descrevendo o núcleo, o DNA e as organelas. Após isso
faz-se uma síntese sobre a estrutura geral de células eucarióticas. Na
sequência é realizada uma exposição da estrutura de uma célula procariótica
através de animação. Como você pode ver o paramécio, como qualquer célula
eucariótica, apresenta núcleo delimitado pelo envoltório nuclear (antigamente
chamado carioteca), membrana plasmática e citoplasma.
Agora que você já conhece e um pouco melhor o paramécio, vamos observar com mais detalhes a sua estrutura celular.
Na figura abaixo estão representadas as principais partes de sua célula,
que é uma célula eucariótica.
MEMBRANA PLASMÁTICA
A membrana plasmática é
uma película formada por lipídios e
proteínas que envolve o citoplasma,
separando a célula do ambiente
externo e regulando as substâncias
que entram e saem da célula. Por
isso se diz que ela tem
permeabilidade seletiva,
exemplificado no detalhe da
membrana plasmática da figura
anterior e descrita na figura a seguir
com mais detalhes.
Em síntese, a membrana plasmática permite e entrada e a saída de moléculas necessárias para o funcionamento celular, impede a saída de moléculas que necessitam permanecer no interior celular, bem como não permite e entrada de moléculas desnecessárias ou que em um dado momento não sejam úteis para a célula.
Como as moléculas atravessam a membrana?
Poucas moléculas
conseguem atravessar pela
parte lipídica - veja na figura
ao lado a bicamada de
lipídios. A maioria dos
compostos que entram e
saem da célula atravessam a
membrana pelas proteínas.
Portanto, as proteínas funcionam como “portas” que permitem a entra e saída
de moléculas específicas.
Entram e saem das células centenas de tipos diferentes de moléculas. Para cada tipo existe pelo menos uma proteína transportadora específica, a qual estar em muitas cópias na membrana. Imagine quantidade de proteínas transportadoras que existem em uma membrana plasmática!
No paramécio membrana plasmática é contínua ao redor dos cílios
No paramécio a membrana plasmática é contínua ao redor dos cílios, que são prolongamentos celulares semelhantes a dedos de
luva, como representado na figura abaixo. Os cílios são responsáveis pela locomoção deste protozoário.
A maioria das células não possui cílios na sua superfície. As superfícies celulares podem ser lisas, como a do eritrócito, ou apresentarem projeções celulares (que não são cílios) como o linfócitos (veja ao lado) além de ondulações formatos muito variados como os neurônios.
Todas as células apresentam cílios?
Existem outros protistas que são ciliados. Veja aqui o movimento dos cílios!
NÚCLEO CELULAR
A figura ao lado mostra células eucarióticas animais observadas em tipo de microscópio que produz imagens fluorescentes. Observe os núcleos corados em azul. Note o citoplasma repleto de filamentos que fazem parte do citoesqueleto celular. O citoesqueleto está presente em todas as células eucarióticas, é responsável pelo formato celular, pelos movimentos celulares e também confere à célula a capacidade de resistir à forças mecânicas, entre outras funções.
O DNA localiza-se no interior do núcleo
O DNA contém as informações para a formação das estruturas necessárias para o funcionamento da célula de todos os seres vivos. Isso se resulta nas
características dos indivíduos.
As células eucarióticas apresentam o núcleo delimitado pelo envoltório
nuclear, formado por duas membranas. Observe na figura abaixo que em
vários pontos essas membranas se fundem formando poros ao longo de todo o
envoltório nuclear. Através dos poros acontece o transporte de moléculas entre
o núcleo e o citoplasma.
O envoltório nuclear
apresenta ribossomos
aderidos a sua membrana
externa. No interior do
núcleo está presente um
corpúsculo denominado
nucléolo, no qual acontece
a síntese de ribossomos.
A maior parte do núcleo é
preenchida pelo DNA. Veja na figura a seguir um detalhamento de como o DNA
está organizado dentro do núcleo.
O DNA não está sozinho! Está associado com proteínas formando filamentos de diferentes espessuras. O núcleo é preenchido com estes
filamentos, como você pode verificar na figura acima, os quais se dobram
muitas vezes, podendo enrolar-se sobre si mesmos. Esses filamentos são
chamados filamentos de cromatina e constituem os cromossomos em um
estágio no qual se encontram muito finos não sendo visíveis em uma célula
que não está se dividindo. Durante a divisão celular esses filamentos se
condensam, encurtam e ficam espessos, formando cromossomos
condensados que passam a ser visíveis individualmente através do
microscópio.
AS ORGANELAS NOS CITOPLASMA
IMPORTANTE! O citoplasma de todas as células é repleto de organelas. Os
desenhos que você vê em livros e outros materiais didático, com a animação abaixo,
para facilitar a compreensão são esquemáticos e não representam a quantidade de
organelas presentes em uma célula. Confira o citoplasma abarrotado de organelas
clicando aqui! Todas as granulações que você observa nesta no interior destas células
são organelas.
As organelas que você acabou de ver estão presentes em todos os tipos de
células. Além destas, algumas células podem ter organelas específicas que
desempenham funções somente naquela célula.
Vamos conhecer um pouco mais as organelas? Clique na imagem abaixo e acesse uma célula
interativa e...divirta-se!
Parte 2
células eucarióticas
que formam os animais
“Células animais”
As células que compõem os
animais são chamadas de “células
animais”. Agrupadas formam tecidos
(epitelial, conjuntivo, muscular e
nervoso) que, em conjunto, formam
órgãos. Os conjuntos de órgãos que
desempenham uma atividade em
comum formam sistemas. Por
exemplo, o conjunto de boca,
esôfago, estômago, intestinos,
pâncreas, fígado e vesícula biliar
formam o sistema digestório. A
formação dos tecidos é semelhante à
construção de uma parede de tijolos.
Cada tijolo, nesta analogia,
representa uma célula. Existem
tecidos nos quais as células estão
muito juntas, firmemente aderidas
umas as outras.
Em outros as células estão
mais distantes, mas aderidas a uma
matriz entre elas. Por analogia com a
parede de tijolos, neste caso matriz
representa o cimento o qual está em
grande quantidade entre as células,
distanciando-as umas das outras.
A figura ao lado
mostra uma pequena
porção de epitélio do
esôfago observado ao
microscópio de luz, corado
aqui em rosa. Observe que as células estão muito
aderidas umas as outras e
que mudam de forma ao
longo do epitélio, podendo
também apresentar
diferentes tamanhos.
Os animais são organismos pluricelulares, isto é, se compõem de muitas células. Os seres humanos
apresentam aproximadamente setenta e cinco trilhões de células.
Note a quantidade de células presente nesse fragmento microscópico! Você já parou para pensar na imensa quantidade de células que circula no sangue nos organismos animais?
Em alguns casos, como no sangue, as células estão imersas em uma
fração líquida e não aprestam ligações entre elas. Veja isso melhor em um
vídeo que mostra os eritrócitos se movimentando no sangue.
Clique AQUI!
Observe imagem abaixo de células do sangue obtida através do microscópio eletrônico.
Quais as estruturas presentes em uma célula animal?
As células de animais apresentam as mesmas estruturas básicas
observadas em nosso modelo de organismo unicelular, o paramécio, visto
anteriormente: membrana plasmática, citoplasma e núcleo. Veja a figura:
Observe as organelas, que são estruturas delimitadas por membrana,
dentro das quais acontecem reações essenciais para o funcionamento celular.
Veja que o citoplasma está repleto delas. Confira essas estruturas na imagem
que você acessa no próximo link, de um plasmócito*, obtida através de
microscopia eletrônica. Neste tipo de microscopia a imagem formada é em tons
de cinza. Note que todos os espaços do citoplasma da célula apresentam
variações de tons de cinza indicando que não há espaços “vazios”. Portanto, o
citoplasma está completamente preenchido com as organelas, ribossomos e
proteínas citoplasmáticas.
*O plasmócito é uma célula produtora de anticorpos, fundamentais para a defesa dos animais.
Acesse aqui a imagem de um plasmóctio!
A estrutura maior arredondada no centro da célula é o núcleo. Observe
que ele apresenta regiões mais escuras e regiões mais claras, ambas
correspondendo à cromatina. Chama a atenção o citoplasma preenchido com
organelas, com grande quantidade de retículo endoplasmático rugoso.
Todas as células animais são iguais?
Todas as células animais apresentam as estruturas discutidas nos
parágrafos anteriores. Entretanto, a forma das células, o número de cada um
dos tipos de organelas e como se arranjam no interior celular variam de uma
célula para outra.
Clique AQUI para conhecer algumas delas.
PPaarrttee 33
AAss ccéélluullaass eeuuccaarriióóttiiccaass
qquuee ffoorrmmaamm aass
PPllaannttaass
“Células Vegetais”
Vamos analisar com mais detalhes as estruturas das células vegetais
que não estão presentes nas células animais.
Cloroplasto
É uma organela essencial para que os vegetais realizem a fotossíntese.
Devido a esse processo eles são considerados seres autótrofos, ou seja,
produzem o próprio alimento. Apresenta um pigmento verde que confere cor as
folhas e caules, a clorofila. Este pigmento é poderoso! Consegue absorver
“pacotes de energia da luz solar”, denominados fótons, e transferi-los para
As células vegetais possuem todas as estruturas das células animais, com exceção dos centríolos. Além disso, apresentam
parede celular, vacúolos e cloroplastos, estruturas que as células animais não apresentam.
moléculas orgânicas, como os açucares. Assim, converte a energia da luz em
energia química, essencial para o funcionamento celular. Sem os cloroplastos e
a fotossíntese não teríamos condições de vida na terra.
Você conhece a Elódea, uma planta muito utilizada em aquários?
Clique na figura e veja os seus cloroplastos se movimentando
Vacúolos
Vacúolos são organelas que podem apresentar diferentes funções,
dependendo da célula e do vegetal. São capazes de armazenar substâncias,
como nutrientes e pigmentos, desempenhar funções digestivas semelhante a
dos lisossomos de células animais e regular a pressão interna das células,
entre outras.
A parede celular
Sua principal função é conferir resistência e proteção celular. Graças a
ela as células vegetais podem ficar expostas à água e não se rompem. É
formada por celulose, um polímero de glicose que não é digerido nos animais.
Devido a isso constituem as fibras dos alimentos, fundamentais para o bom
funcionamento do intestino.
As células vegetais formam tecidos?
Da mesma forma que as células animais, elas se organizam em tecidos
formando as partes da planta. Veja fotomicrografia (foto obtida ao microscópio)
do corte transversal de um caule:
As células vegetais, além de serem essenciais para vida no planeta, formam organismos belíssimos, que nos proporcionam uma variedade de
emoções agradáveis.
Confira! Clique aqui!
PPaarrttee 44
AAss ccéélluullaass
ppRROOCCAARRIIÓÓTTIICCAASS
O que são células procarióticas? São as bactérias e estão disseminadas no solo, na água, no ar, nas
rochas e associados a organismos pluricelulares. Em humanos existem
bactérias que normalmente estão associadas à pele e não causam doenças.
Outras, por sua vez, podem causar doenças e infecções. Por exemplo, a
bactéria Propionibacterium acnes é uma bactéria anaeróbia, que usa as
secreções produzidas pelas glândulas sebáceas para o seu crescimento
levando à inflamação dos folículos pilosos, resultando em lesões popularmente
chamadas de espinhas ou acnes.
As bactérias são muito menores e mais simples que as células
eucarióticas. Compare o tamanho delas com um neutrófilo, células de defesa
do sangue que destroem as bactérias que podem causar doenças e dessa
forma protegem o nosso organismo.
Acompanhe o neutrófilo perseguindo uma bactéria!
Este vídeo é um clássico produzido em 16mm no ano de 1950 por David Rogers da Vanderbilt University, USA, portanto sem os recursos tecnológicos atuais. Tem sido extensivamente usado ao longo da história da biologia celular.
Devido ao fato de
serem muito pequenas, as
células procarióticas são mais
bem visualizadas ao
microscópio eletrônico como
mostra a figura ao lado. Neste
caso as bactérias foram
ampliadas 20.000X.
As células
procarióticas apresentam as
estruturas básicas de
qualquer célula: material
genético, membrana
plasmática e citoplasma. No citoplasma apresentam ribossomos mas nenhuma
organela membranosa presentes das células eucarióticas. Além desses
componentes também apresentam parede celular, com exceção de um tipo de
bactérias muito pequenas denominadas micoplasmas.
Staphylococcus aureus observado através de microscopia eletrônica de varredura, colorida artificialmente. Imagem de domínio público. Autora da foto: Janice Haney Carr
Membrana plasmática
Nucleóide
O cromossomo bacteriano é
formado por DNA circular. No interior
da célula bacteriana ele se enrola
sobre si mesmo e se associa a
proteínas específicas formando uma
região chamada nucleóide, sem
membrana ao seu redor, em contato
direto com o citoplasma. O DNA das
células procarióticas tem as mesmas
funções das células eucarióticas, ou
seja, armazenar a informação
genética.
Membrana plasmática
Além de desempenhar as
funções de delimitação celular e
permeabilidade seletiva, como em
qualquer célula, a membrana
plasmática nas bactérias também é
responsável por importantes reações
bioquímicas relacionadas ao
fornecimento de energia para a
célula. Em alguns tipos de bactérias
pode fazer invaginações
denominadas mesossomos que se
projetam para o citoplasma, nas
quais se concentram enzimas
envolvidas no fornecimento de
energia.
Parede celular
Protege a célula e é
responsável pelo seu formato.
Citoplasma
Formado pelo citosol e
ribossomos. A célula bacteriana não
apresenta nenhuma das organelas
envoltas por membrana presentes
nas células eucarióticas. Portanto,
exceto as reações da síntese de
proteínas que acontecem nos
ribossomos, todas as demais
reações necessárias para manter a
célula viva acontecem no citoplasma.
As estruturas descritas acima
estão presentes em todas as células
procarióticas. Mas, dependendo do
tipo de bactéria, outras estruturas
como flagelos, fímbrias e cápsula são
observadas. Veja na figura abaixo a
representação de uma bactéria que
apresenta todas as estruturas.
Estrutura da célula procariótica.
Para que serve o flagelo?
As bactérias que apresentam flagelos podem se locomover em meio líquido. Veja!
Para que serve a cápsula? A cápsula é uma substância gelatinosa que recobre a parede celular que
algumas bactérias apresentam e tem importante função na adesão, entre
outras. Quando não se escova os dentes de maneira correta as bactérias se
multiplicam rapidamente e se aderem umas as outras através das suas
cápsulas formando a placa.
Analise a placa bacteriana! Veja o que ela pode causar!
Para prevenir e
eliminar a placa bacteriana
é necessário usar o fio
dental e realizar a
escovação dos dentes,
fato de longa data
conhecido, como você
pode observar na figura ao
lado. Ao escovar os dentes
as bactérias são varridas e
os dentes permanecem
limpos. É necessário
também escovar a língua e
a as bochechas para evitar
o mau-hálito. Uma boa
higiene bucal assegura
também melhores
condições de saúde para
todo o corpo.
Relação dos links inseridos no texto O nosso maravilhoso mundo - https://www.youtube.com/watch?v=auSo1MyWf8g A pequena “fortona” - https://www.youtube.com/watch?v=-n8nbL2ZBBU Peixes nadando - http://www.youtube.com/watch?v=2fE2gIARQWA Vídeo mostrando movimentos da ameba -
https://www.youtube.com/watch?v=rAkzrXxS2tI&index=5&list=PLJYr_JA9Jjd5jov06IHf89D_9ZgM1WEfa
Vídeo mostrando movimentos do paramécio
https://www.youtube.com/watch?v=jl0TzaWUQWk Vídeo mostrando movimentos da vorticela
https://www.youtube.com/watch?v=Wzk7SNLRJ5Y&index=73&list=UUSmHY6talDGGilztQg-fhCA Texto sobre o reino protista - http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Reinos/bioprotista.php Paramécio realizando a fagocitose - https://www.youtube.com/watch?v=-2zhaJAOdsw Neutrófilos fazendo fagocitose - https://www.youtube.com/watch?v=ygkvXT1BmaA Macrófagos fazendo fagocitose - https://www.youtube.com/watch?v=KZYqID_IYEc Obtenção do paremécio http://educador.brasilescola.com/estrategias-ensino/visualizacao-paramecium.htm Vídeo didático Estrutura das Células baseada no paramécio
https://www.youtube.com/watch?v=rkS6_B-eOnY Movimentos em outros protistas que são ciliados - https://www.youtube.com/watch?v=Vbdr9lVM4j4 Eritrócitos se movimentando no sangue - https://www.youtube.com/watch?v=ss6qVEKZlw Animação da estrutura do neurônio - http://vimeo.com/12977946 Estrutura do cromossomos condensado - http://catholiclane.com/wp-content/uploads/chromosomes.jpg Vídeos mostrando o o citoplasma de células vivas abarrotado de organelas https://www.youtube.com/watch?v=N6T8Dgd-Xkk&list=UUSmHY6talDGGilztQg-fhCA&index=12 Animação interativa 3D da estrtura das células
http://3d.cl3ver.com/11VrPc
Figura do sistema digestório - http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f8/Digestive_system_diagram_pt.svg. Atlas interativo sobre tecidos animais - http://www.nuepe.ufpr.br/blog/atlas/ Eritrócitos se movimentando no sangue - https://www.youtube.com/watch?v=cKX2gAJX7jo Imagem em microscopia eletrônica de um plasmóctio - http://www.cellimagelibrary.org/images/10773 Diferentes tipos de células animais - http://www.nuepe.ufpr.br/blog/wp-content/uploads/2014/11/As-c%C3%A9lulas-animais-n%C3%A3o-s%C3%A3o-iguais.pdf Movimento dos cloroplastos
https://www.youtube.com/watch?v=BB5rvjZzgFU Flores desabrochando - https://www.youtube.com/watch?v=_pc3W4fsJc8&list=UU90jCKAoHenkVl9aCkIO7UQ Bactérias que normalmente estão associadas à pele - http://blog.pharmacymix.com/wp-content/uploads/2010/05/skin_bacteria.jpg Bactéria Propionibacterium acnes , causadora da acne - https://lookfordiagnosis.com/mesh_info.php?term=Staphylococcus+Epidermidis&lang=3 Neutrófilo perseguindo bactérias
https://www.youtube.com/watch?v=phkSRD1ewqE Bactérias se movimentando graças ao flagelo
https://www.youtube.com/watch?v=891M1TH99_8 Para prevenir e eliminar a placa bacteriana é necessário usar o fio dental e realizar a escovação https://www.youtube.com/watch?v=RGNBm70EWIk dos dentes, fato de longa data conhecido, como
