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BIOLOGIA CELULAR
BIOLOGIA CELULAR
HISTOLOGIA
EMBRIOLOGIA
CONCEITOS BÁSICOS
Níveis de organização ...
Átomo Molécula Célula Tecido
Órgão Sistemas Organismo
HISTÓRIA
DA
MICROSCOPIA
• As primeiras observações de células foram feitas
em 1665 (por Robert Hooke), na Inglaterra.
• Hooke observou que, na cortiça, haviam
numerosos compartimentos vazios → cella
# Na verdade, Hooke notara o “esqueleto” de células mortas.
• Isaac Newton → Micrographia (1665).
# Desenhou esponjas, insetos e penas de aves.
• 1677 → Antonie von Leeuwenhoek.
• 1684 → primeira descrição precisa das células
vermelhas do sangue.
• 1833 → verificação da presença do núcleo no
interior celular (Robert Brown).
Botânico escocês
• Matthias Schleiden e Teodor Schwann
→ estabeleceram a Teoria celular (1839)
# Todos seres vivos são constituídos por células.
• 1858 → Toda célula se origina de outra
preexistente.
Rudolf Virchow
Teoria Celular
• Células são unidades morfofisiológicas básicas dos
seres vivos.
# Todo ser vivo mostra-se
constituído por, pelo menos,
uma dessas unidades.
• Representam a menor porção de matéria viva capaz
de executar diversas funções vitais → responsáveis
pela manutenção de vida em um organismo.
• Toda célula origina-se de outra preexistente.
→ representam a unidade responsável pela
hereditariedade (garantindo a continuidade de uma
espécie).
• 1870 → Schneider observa filamentos no núcleo celular.
• 1883 → Fleming cria o termo mitose.
• 1898 → Waldeyer cria o termo Cromossomo.
• 1901 → Morgan estabelece a teoria cromossômica da hereditariedade.
• 1954 → Watson e Crick apresentam o modelo da
estrutura tridimensional do DNA
1993 1954
DNA → Dupla Hélice
• 1958 → Tijo e Levan informam que o ser humano
tem 46 cromossomos.
• 1972 → primeiras manipulações genéticas.
• 1994 → Projeto Genoma Humano
• 2003 → É decifrado o código genético humano.
VÍRUS
Características Gerais
• Não é capaz de se multiplicar, exceto quando
parasita uma célula de cujas enzimas se utiliza
para a síntese das macromoléculas que irão formar
novos vírus.
HIV parasitando um
Leucócito
• Não possuem enzimas e estruturas necessárias
para a fabricação de outros vírus.
• São Parasitas Intracelulares Obrigatórios.
• Parasitas Moleculares → induzem a maquinaria
celular a sintetizar moléculas para si.
• Vírus que atacam células animais não atacam
células vegetais (vice-versa).
• Vírus que multiplicam-se em insetos são
disseminados de uma planta a outra.
Partes de um Vírus
1. Porção central → Genoma (RNA ou DNA)
2. Porção periférica → constituída de proteínas (protege o
genoma – possibilitando ao vírus identificar as células e
facilitar sua penetração).
• Alguns vírus apresentam envoltório lipoproteico.
• A porção lipídica origina-se da membrana
plasmática.
• As proteínas (glicoproteínas) são de natureza viral.
• Possuem uma cobertura protéica (capsídio), às vezes recoberta
por um envelope de lipídeos, proteínas e carboidratos).
Vírus HIV com envelope de lipídeos
Envelope lipídico exterior
Proteínas virais incorporadas no envelope
RNA viral
Proteínas docapsídio
• Estrutura do adenovirus.
• Estrutura do papillomavirus.
• Micrografia de transmissão eletrônica do
vírus influenza.
Vírus – formas
BACTERIÓFAGOS
Capsídeo (cabeça) DNA
Pescoço
Colar
Bainha
Fibra da cauda
Placa basal
• Adsorção do bacteriófago ao seu hospedeiro
• Bacteriófago lambda
• Bacteriófago P2
• Bacteriófago T
Vírus ... um Ser vivo!
Rickéttsias e Clamídias
• Células incompletas → só se proliferam no interior
de uma célula completa.
• Bactérias extremamente pequenas.
• Constituídas por células procariontes incompletas
(não possuem capacidade de autoduplicação).
• Parasitas intracelulares obrigatórias.
ÁCIDO
NUCLÉICO
ORGANELAS
CELULARES
MEMBRANA
PLASMÁTICA
RICKÉTTSIAS
DNA e RNA
PRESENTE
PRESENTE
CLAMÍDIAS
DNA e RNA
PRESENTE
PRESENTE
VÍRUS
DNA ou RNA
AUSENTE
AUSENTE
TIPOS CELULARES
• Procariontes → cromossomos não estão separados
do citoplasma por uma membrana.
• Eucariontes → núcleo individualizado e delimitado
pelo envoltório nuclear.
CÉLULAS PROCARIONTES
• Pobres em membranas.
• Única membrana presente → Membrana
Plasmática.
• Não possuem carioteca.
• Representantes → Bactérias e Cianofíceas
Escherichia coli
• Célula procarionte mais bem estudada.
- Simplicidade estrutural.
- Rapidez de multiplicação.
- Forma de bastão (2 micrometros de comprimento).
• Revestida com uma parede rígida → 20 nanômetros
de espessura.
• Citoplasma apresentando ribossomos ligados a
RNA mensageiro (polirribossomos).
CÉLULAS EUCARIONTES
• Duas regiões morfologicamente distintas:
- Citoplasma
- Núcleo
• Trânsito constante de moléculas diversas (núcleo
↔ citoplasma)
• Riqueza em membranas.
• Forma compartimentos que separam diversos
processos metabólicos.
ORGANELAS
CITOPLASMÁTICAS
MEMBRANA PLAMÁTICA
• Lâmina lipídica dupla e contínua, com proteínas intercaladas em
seu interior (ou aderentes a superfície interna ou externa).
MATRIZ CITOPLASMÁTICA
• Meio intra-celular onde está presente todo o conjunto de
elementos que fazem parte da constituição de uma célula.
# Constituição → água, aminoácidos, íons, precursores de ác.
nucléicos, enzimas, ác. Graxos, microfibrilas (actina),
microtúbulos (tubulina), etc.
MITOCÔNDRIA
# Estrutura cilíndrica, compostas de duas membranas (a interna
possui cristas responsáveis pela produção de energia química
(ATP). Possui material genético próprio (DNA).
RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO
# Rugoso
→ Túbulos e sacos achatados recobertos externamente por ribossomos que sintetizam moléculas proteicas conduzidas para o interior celular.
# Liso
→ Responsável pelo transporte de produtos por suas cavidades.
# Bastante desenvolvido em
células que secretam hormônios
(glândula adrenal).
ENDOSSOMOS
• Vesícula com pH ácido.
• Recebe moléculas introduzidas no citoplasma pela
pinocitose.
• Responsável pelo
encaminhamento do
material que penetra no
citoplasma por pinocitose.
→ lisossomos, citossol,
superfície celular, etc.
COMPLEXO DE GOLGI
# Empilhamento de vesículas achatadas com função relacionada ao
processamento dos produtos de secreção que chegam através do RE, sendo
liberados na forma de vesículas e grânulos de secreção.
LISOSSOMOS
• Estruturas em forma de
bolsa que atuam na
decomposição de
microorganismos nocivos que
podem penetrar no corpo
celular.
• Destroem partes desgastadas
da própria célula,
redirecionando componentes
úteis para outras regiões
celulares.
# glóbulos brancos
PEROXISSOMOS
• Organelas caracterizadas pela presença de enzimas oxidativas.
• Transferem átomos de H de diversos substratos para o oxigênio.
RH2 + O2 → R + H2O2 (peróxido de H)
# Catalase Celular:
2 H2O2 catalase 2 H2O + O2
→ participam da β-oxidação dos ác. graxos
→ seu conteúdo enzimático é variável.
Doenças humanas originadas por
defeitos nos peroxissomos
• Síndrome cérebro-hepatorrenal (Síndrome de Zellweger):
→ Distúrbio hereditário raro.
→ Defeitos neurológicos, hepáticos e renais.
→ Morte precoce.
→ Rins e fígado com peroxissomos vazios.
→ Enzimas dispersas no citossol.
→ Mutações em 11 genes.
CITOESQUELETO
CITOESQUELETO
• Mantém a forma celular e a posição de seus componentes.
• Estabelece, modifica e mantém a forma celular.
• Responsável por movimentos celulares
→ contração, formação de pseudópodos e deslocamentos
intracelulares de organelas, cromossomos, vesículas e grãos
diversos.
# COMPONENTES:
→ Microtúbulos
→ Filamentos de actina
→ Filamentos intermediários
DEPÓSITOS CITOPLASMÁTICOS
• Acúmulo de substâncias diversas presentes no citoplasma.
# Glicogênio → reserva energética de células animais.
# Amido → reserva energética de células vegetais.
# Pigmentos → lipofuscina, melanina (importantes nos processos
de mimetismo, atividades sexuais e na proteção contra radiação
ultravioleta).
CENTRÍOLOS
NÚCLEO
Armazenamento da informação genética; duplicação do DNA e transcrição
Nucléolo → compostos de cromatina, guardam grande quantidade de RNA e
proteínas (sua função está relacionada a formação dos ribossomos).
Carioteca → vesículas achatadas compostas por duas membranas. Possuem
poros circundados por estruturas circulares denominadas "ânulos“ (responsável
pelo controle de substâncias que entram e saem do núcleo.
Cromatina → DNA + Proteínas Básicas (histonas)
ESTRUTURA DA CROMATINA
# Cromatina é o nome dado ao DNA que, durante o
período de intérfase, associa-se a proteínas básicas
denominadas histonas.
# As histonas H2A, H2B, H3 e H4 formam grupos de 8 proteínas
(2 de cada) que se associam ao DNA em intervalos de 200 pares
de bases (nucleossoma).
EUCARIOTO → ANIMAL
EUCARIOTO → VEGETAL
DIFERENÇAS ENTRE CÉLULAS
ANIMAIS E VEGETAIS
PAREDES
PLASTOS
VACÚOLO
CITOPLASMÁT.
AMIDO
PLASMODESMOS
ANIMAL
VEGETAL
X
x
x
x
x
Características Procariotos Eucariotos
1. Envoltório Nuclear
2. Cromossomo
3. Nucléolo
4. Divisão Celular
5. Citoplasma
6. Organelas
7. Organização Celular
Ausente
Único
Ausente
Cromossomos
separados por ligação
à MP
Sem Citoesqueleto
Nenhuma
Principalmente
Unicelular
Presente
Múltiplos
Presente
Cromossomos
separados por
Microtúbulos
Citoesqueleto
Várias
Principalmente
Multicelular
PROCARIOTO x EUCARIOTO
ORIGEM E EVOLUÇÃO CÉLULAR
• 4 bilhões de anos → Caldo primitivo.
Coacervado
Experimento de Stanley Miller
• HIPÓTESES:
Mitocôndrias e Plastos → parasitas (ou fagocitados)
por células primitivas anaeróbias.
TEORIA ENDOSIMBIÓTICA → MITOCÔNDRIAS E CLOROPLASTOS
• Taxonomia ou Sistemática é o ramo das ciências
naturais que se ocupa com a classificação dos
organismos.
• Existe uma Taxonomia Animal e uma Taxonomia
Vegetal (cada uma com seus princípios e regras
particulares).
GRANDES GRUPOS DE SERES VIVOS
• Histórico
1. John Ray (1627 - 1705) → Foi o primeiro a
desenvolver um conceito moderno de espécie
2. Karl von Linné (1707 – 1787) → Lançou as bases
da classificação biológica em sua obra “Sistema
Naturae”.
GRANDES GRUPOS DE SERES VIVOS
• O trabalho classificatório processa-se em 2
etapas:
1. Trabalho analítico → Descrição do organismo
(estabelecimento da espécie).
2. Trabalho sintético → Formação de grupos mais
amplos (categorias taxonômicas).
GRANDES GRUPOS DE SERES VIVOS
• Categorias taxonômicas
1. Obrigatórias → Phylum, Classe, Ordem, Família, Gênero e Espécie.
2. Facultativas → Subphylum, Superclasse, Subclasse, Infraclasse, Coorte, Superordem, Subordem, Infraordem, Superfamília, Tribo, Subtribo, Subgênero, Subespécie.
GRANDES GRUPOS DE SERES VIVOS
• CONCEITO DE ESPÉCIE
1. Biológico (Mayr, 1953) → Grupo natural de
populações ativa ou potencialmente
entrecruzantes e reprodutivamente isolado de
todos os demais grupos similares.
GRANDES GRUPOS DE SERES VIVOS
• CONCEITO DE ESPÉCIE
2. Paleontológico (Simpson, 1945) → É uma
população em que a extensão e a natureza de sua
variação e suas diferenças de outras populações
conhecidas são análogas àquelas das espécies
genéticas estabelecidas.
GRANDES GRUPOS DE SERES VIVOS
• O procedimento biológico classificatório obedece aos seguintes parâmetros:
1. Observações empíricas
2. Observações biológicas
3. Observações genéticas
GRANDES GRUPOS DE SERES VIVOS
• CONCEITO DE TIPO
* Nos tempos de Linné as espécies eram constituídas com base em determinado espécime “tipo” (a classificação dava-se segundo coincidências).
• Com George Cuvier a classificação evoluiu para a análise de um “padrão anatômico” (respeitando-se, assim, as variações individuais).
• Nos dias de hoje, entende-se que a diversidade de seres vivos é resultante de processos evolutivos e que esses processos podem ocorrer basicamente por anagênese e cladogênese.
GRANDES GRUPOS DE SERES VIVOS
* Até o séc. XVIII os manuscritos e livros impressos
eram obrigatoriamente escritos em latim.
* O surgimento do nacionalismo, nas diversas regiões
da Europa, levou a necessidade de se criar nomes
técnicos internacionais para os animais.
GRANDES GRUPOS DE SERES VIVOS
* 1758 (Sistema Naturae) → Lançou as bases da moderna
nomenclatura zoológica.
* 1898 (Congresso Internacional de Zoologia) → Criação do
Código Internacional de Nomenclatura Zoológica.
* 1901 → Entraram em vigor as normas do Cód. Intern. de
Nomencl. Zool.
GRANDES GRUPOS DE SERES VIVOS
GRANDES GRUPOS DE SERES VIVOS
- Monera
- Protista
- Fungi
- Animal
- Vegetal.
GRANDES GRUPOS DE SERES VIVOS
• Mais recentemente, avanços tecnológicos possibilitaram o
estudo mais aprimorado das relações evolutivas entre os
organismos (FILOGÊNESE).
→ análise da seqüência nucleotídica no RNA dos ribossomos.
→ ÁRQUEA → EUCÁRIA
# CÉLULA PRIMORDIAL
→ BACTÉRIA
GRANDES GRUPOS DE SERES VIVOS
# ÁRQUEA → procariontes habitantes de regiões extremas de alta ou baixa temperatura, salinidade, acidez ou alcalinidade.
# EUCÁRIA → seres constituídos por células eucariontes.
# BACTÉRIA → bactérias atuais.