Celula - Comunidade Aprender Livre

Estruturas e Componentes Celulares
Fisiologia e morfologia da Célula
Microscopia
Descoberta da célula e a Teoria Celular
Biologia Interativa
O Mundo Microscópico da Célula
• A cada segundo seu corpo
produz cerca de 2 bilhões
de células vermelhas
• Todas as células que lhe
compõem são formadas
por um complexo sistema
de membranas internas.
Biologia Interativa
O Mundo Microscópico da Célula
• Algumas
células
são
milhões de vezes menores
que a ponta de um
alfinete.
• As células que compõem
o corpo da baleia
apresentam
tamanho
quase indêntico ao de
um rato.
O que são Células?
• Células são “blocos de construção” da vida.
• Unidades morfológicas e funcional dos seres vivos.
– Compõem todos os tecidos e orgãos do corpo.
– Contém a informação genética.
– Dão continuidade a vida.
Células em divisão celular
Biologia Interativa
O Mundo Microscópico da Célula: Uma Breve
História
Em 1676 Anton van
Leeuwenhoek
observa
bactérias e as denomina
de “animáculos”.
Em 1665 Robert Hooker com um
rudimentar microscópio composto
visualizou a cortiça. Usou pela
primeira vez o termo célula.
Em 1855 Matthias Schleiden e
Theodor Schwann anuciam a
“Teoria Celular“
Células : Blocos de Construção da Vida
• Alguns organismos:
– Apresentam apenas um células (unicelulares) →
bactérias e protistas
Outros apresentam muitas células (multicelulares) →
fungos, plantas e animais.
Embrião de camundongo.
Credit Dr David Becker, Wellcome Images
Visualizando Células: A Tecnologia dos
Microscópios
• Para estudar morfologia
das células cientistas
utilizam o Microscópio
Eletrônico de Varredura
(M.E.V).
• Este tipo de microscópio
utiliza um feixe de elétrons
que varrem a superfície de
objetos capturando sua
forma.
• Permite visualizar objetos
muito menores que um
grão de areia.
(b) Microfotografia eletrônica de varredura de um
leucócito (célula de defesa)
Visualizando Células: A Tecnologia dos
Microscópios
• Os Microscópios Eletrônicos de Transmissão (M.E.T) são úteis para desvendar
a estrutura interna das células.
Célula visra no Microscópio eletrônico de transmissão
Duas Grandes Categorias de Células
• Células são agrupadas em duas grandes categorias:
– Eucarióticas e,
– Procarióticas,
• Esta divisão baseia-se na morfologia e fisiologia celular
Trypanossoma cruzi, protozoário parasita
humano. Eucarioto
E. Coli., bactéria que habita o trato digestivo
humano. Procarioto
Células Procarióticas e a Evolução da Simplicidade
Células procariotos estão entre os
principais organismos que habitaram o
planeta.
Bactérias
são
os
representantes deste grupo.
atuais
Característica principal: Ausência de
membrana nuclear.
Colônia de bactéria Staphylococcus aureus
• Células Procarióticas:
 Procarióticas são menores que as eucarióticas.
 Não apresentam sistema de membranas internas (retículos
endoplasmáticos e complexo de Golgi);
 Nas procarióticas o material genético está disperso no citoplasma (não
apresentam carioteca).
Célula procarióica
Região do núcleo
Núcleo
Célula
eucariótica
Organelas
• Célula Procariótica:
Flagelos
Material genético (DNA)
Membrana plasmática
Parede Celular
Cápsula
Pili
Ribossomos
Células Eucarióticas e a Evolução da Complexidade
Células
eucarióticas
constituem vegetais, animais,
fungos e protistas.
São usualmente maiores e
estruturalmente complexas.
São divididas em duas
regiões: núcleo e citoplasma.
Apresentam sistema de
endomembranas (membranas
internas).
Célula Hepática (do Fígado) mostrando seu conjunto de
membranas internas e suas organelas citoplasmáticas
• Célula Eucariótica:
Envelope nuclear
Cromatina
Núcleo
Núcleolo
Membrana
plasmática
Retículo Endoplasmático Liso
Citosol
Lisossomos
Mitocôndria
Centriolos
R. E. Rugoso
Ribosomos
Complexo de Golgi
Microvilosidades
Microfilamentos
Secreção por exocitose
Microtubulos
Filamentos intermediários
Peroxissomos
• Célula Eucariótica:
Envelope Nuclear
Nucleolo
Núcleo
R.E. Rugoso
R. E Liso
Cromatina
Centrossomo
Ribossomos
Vacuolo Central
Aparelho de Golgi
Filamentos
intermediários
Microtubulos
Mitocondria
Peroxissomo
Membrana Plasmática
Cloroplasto
Parede Celular
Plasmodesmata
P arede da célula adjacente
Célula Vegetal
CITOESQUELETO
Microfilamentos
Célula Vegetal e Animal: Uma comparação
Vacúolo Central
Flagelo
Mitocôndrias
Cloroplasto
Centríoloss
Parede Celular
Células Eucarióticas e a Evolução da Complexidade
DNA
• Num primeiro processo a
célula eucariótica formou
um
sistema
de
endomembranas
que
evoluiram da invaginação
da membrana plasmática
de células procarioticas.
Membrana Plasmática
Citoplasma
Procarioto
ancestral
Retículo
endoplasmático
Envelope
Nuclear
Núcl
Célula com núcleo
endomembrnas
e
sistema
de
Células Eucarióticas e a Evolução da Complexidade
• Num segundo processo evolutivo relações endossimbióticas
entre as células levaram o surgimento de mitocôndrias e
cloroplastos.
Procariotos heterotróficos aerobicos
Procariotos
fotosintéticos
Cloroplastos
Mitocondrias
Célula eucariota fotosintética
• Células Eucarióticas e Procarióticas: Uma
Comparação
Características
Envoltório nuclear
DNA
Cromossomos
Nucléolos
Divisão
Ribossomas
Sistema de Endomembranas
Mitocôndrias
Cloroplastos
Células procariontes
Ausente
Livre
Únicos
Ausentes
bipartição
70S* (50S + 30S)
Ausentes
Ausentes
Ausentes
Parede celular
Não celulósica
Citoesqueleto
Ausente
Células eucariontes
Presente
Condensado com
proteínas
Múltiplos
Presentes
Mitose e meiose
80S (60S + 40S)
Presentes
Presentes
Presentes em células
vegetais
Celulósica em células
vegetais
Presente
Membrana Celular: Modelo Mosáico Fluido
• As membranas celulares são compostas de:
– Uma camada dupla de fosfolipídio.
– Proteínas específicas dispersas na camada fosfolípídica.
Molécula de polissacarídeo
FLUÍDO EXTRACELULAR
Fibras colageno
ProteoglIcanos
Carboidratos
Fibronectina
Membrana
plasmática
Integrina
Integrina
Microfilamentos
CITOPLASMA
Molécula de
proteoglicano
Estrutura e Função da Membrana
• A membrana plasmática separa o meio intracelular do ambiente externo.
• Mantém condições de pH e osmolaridade adequadas (homeostase celular);
• Mantém equilíbrio iônico, absorve nutrientes, excreta toxinas, resíduos e
produtos celulares;
• Auxilia na locomoção de seres unicelulares.
• Dá suporte e proteção à célula.
• Permite a interação célula- célula e célula ambiente.
Permeabilidade Seletiva da Membrana
• A membrana das células são seletivamente permeáveis.
– Permite a passagem livre de determinadas substâncias;
– Bloqueia e regula a entrada de outras para a célula.
• A passagem de muitas moléculas é regulada pela membrana (como p. ex.
glicose).
Vírus HIV aderidos à membrana celular.
Funções das Proteínas de Membrana
CITOPLASMA
c Atividade enzimática
b Sinalização celular
a Ligação do
cioesqueleto à
matriz
extracelular
e Ligação
intracelular
d Transporte
Citoesqueleto
f Reconhecime
nto celular
CITOPLASMA
Membrana Celular: Endocitose e Exocitose
Endocitose:
Endocitose
Consiste na captação e
englobamento de
partículas do ambiente
Pode ser classificada em:
 Pinocitose →
partículas líquidas.
Fagocitose →
partículas sólidas.
Macrófago
realizando
endocitose. Microscópio
Eletrônico
de
Transmissão
Membrana Celular: Endocitose e Exocitose
Exocitose
Exocitose:
Consiste na excreção de
resíduos, partículas tóxicas,
ou produtos celulares.
Neurônios realizam exocitose durante suas trocas
químicas (sinapses)
Cloroplastos e Mitocôndrias:
Máquinas de Energia
• Células necessitam de um constante suplemento de energia para
todas as atividades que desempenham.
• A conversão de energia é realizada por mitocôndrias e
cloroplastos(presente somente em células vegetais);
Mitocôndria
Cloroplasto
Cloroplastos , Mitocôndrias e a Informação Gênica
A informação genética em eucariotos está dividido entre o
genoma nuclear e as organelas citoplasmáticas
Mitocôndrias e cloroplastos carregam sua própria síntese
protéica.
Cloroplastos e mitocôndrias traduzem seus próprios genes
de acordo com as informações do seu código genético.
Mitocôndria: Componentes
Membrana
externa
Ribossomos
DNA mitocondrial
Membrana
interna
Crista
Matriz
Enzimas
Máquinas de Energia da Célula:
Mitocôndria
 Mitocôndrias são organelas
responsáveis pela respiração
celular.
 Estão presentes em orgãos
que exercem grande atividade
metabólica.
(a)
(b)
 Localizam-se no citoplasma.
 Estão
presentes
vegetais e animais.
células
Mitocôndrias (em vermelho) espalhadas pelo
citoplasma. O núcleo está em azul.
Cloroplastos: As Organelas Verdes
Membrana interna e externa
• Cloroplastos são organelas
que realizam fotossíntese.
• Definindo Conceito
• Fotossíntese: Processo de
conversão
de
energia
luminosa
em
energia
química.
Granum
Espaço entre
as membranas
Estroma
Cloroplastos: As Organelas Verdes
• São
delimitados
por
membranas lipoprotéicas.
• Nas membranas internas
encontram-se a clorofila,
pigmento responsável pela
fotossíntese.
• O
espaço
entre
as
membranas internas é
denominado estroma.
Células vegetais apresentando cloroplastos. Microscopia ótica.
Retículo Endoplasmático (R.E.): Componentes
R. E. Liso
Envelope Nuclear
(carioteca)
R. E. Rugoso
Ribossomos
Subunidade Subunidade
maior
menor
Ribossomo
funcional
Retículo Endoplasmático (R.E.)
É dividido em duas regiões: Retículo Endoplasmático Liso e
Rugoso.
R. E Rugoso
Mitocôndria ( em
vermelho)
R. E Liso
Retículo Endoplasmático Rugoso (R.E.R)
 O R. E. Rugoso apresenta
ribossomos aderidos a parede
externa (daí vem o nome rugoso).
Desempenha
proteínas.
síntese
de
Apresenta continuidade com a
membrana nuclear.
As proteínas sintetizadas são
lançadas nos canais do retículo
para serem processadas e
armazenadas.
Eletromicrografia mostrando parte de uma célula do
pâncreas. Núcleo em azul, mitocôndria em laranja, um
lisossomo em vermelho e o retículo endoplasmático
rugoso em verde (Credit University of Edinburgh, Wellcome
Images)
Retículo Endoplasmático Liso (R.E.L)
Não apresenta ribossomos aderidos a membrana.
É contínuo com R. E Rugoso.
Atua na degradação de toxinas (desintoxicação).
Participa da síntese de esteróides e fosfolipídios.
Ribossomos
 Ribossomos são sítios de produção de novas proteínas.
Sítios de ligação do tRNA
– São organelas
responsáveis pela
síntese protéica.
– São compostas por
duas subunidades.
– Contém o RNA
ribossômico na sua
constituição (rRNA)
Sítio P
Sítio A
Subunidade Maior
Sítio de ligação do
mRNA
Subunidade Menor
(a)
P
A
Ribossomos: Sítios de Síntese Protéica
 Nos procariotos estão
distribuidos nas células
 Nos
eucariotos
estão
situados no citoplasma e
na parede do retículo
endoplasmático rugoso e
no núcleo.
(a)
Retículo Endoplasmático Rugoso (a) e Núcleo
Celular (b). Os ribossomos encontram-se aderidos
na parede externa de ambas estruturas .
(b)
Núcleo Celular e o Armazenamento da
Informação Genética
O Núcleo contém a informação genética da célula.
É delimitada pela membrana nuclear (carioteca) que se comunica com os
retículos endoplasmáticos.
Do núcleo parte a informação (RNAm) necessário para a síntese protéica.
Comparando a célula a uma cidade o núcleo é a prefeitura.
Condrócito (célula do tecido cartilaginoso) mostrando
núcleo celular em vermelho. Microscópio Eletrônico de
Transmissão
Núcleo Celular: Componentes
Envelope Nuclear
Cromatina
Condensada
Nucléolo
Poros
Cisternas do Retículo
Endoplasmático Rugoso
Núcleo
Núcleo e a Organização da Informação Gênica
Fita de dupla hélice de DNA
Histonas
Nucleossomos
Enovelamento da
Helicoidização
fita nas proteínas
Cromátides irmãs
Centrômero
Complexo de Golgi: Componentes
Face Cis do
Complexo de Golgi
Transporte de vesículas
do R. E Rugoso
Cisterna
Formação de
novas vesículas
Face Trans do
Complexo de Golgi
Vesícula de transporte do
Golgi
Vesícula secretória
da face trans
Complexo de Golgi: Processamento e
Distribuição.
Organela descoberta no século XIX pelo médico italiano Camilo Golgi
Atua no armazenamento, processamento, empacotamento e transporte de
produtos celulares.
Responsável por processos pós-traducionais (p. ex. glicosilação).
Apresenta-se abundante em células com grande atividade secretória (p. ex.
produtoras de muco).
(B)
(A)
(a) Camilo Golgi. (b) Leucócito humano mostrando o
Complexo de Golgi. Microscópio Eletrônico de Transmissão
Complexo de Golgi: Processamento e
Distribuição.
 Comparando a célula à uma cidade o Complexo de Golgi seria as vias de
transporte.
Produtos celulares são distribuídas em vesículas que brotam da face trans do
complexo de Golgi
Face Cis
Vesículas da face trans
Complexo de Golgi. Microscópio Eletrônico de Varredura
O Sistema de Endomembranas: Distribuição
e Processamento dos Produtos Celulares
R.E Rugoso
Proteínas presentes na cisterna
Fagossomo
Membrana
Vesículas
Lisossomos contendo
enzimas hidrolases
ácidas
Vesícula incorporada à
membrana plasmática
Complexo de Golgi
Vesículas Secretórias
Membrana Plasmática
Proteinas
Secreção por exocitose
Fluido Extracelular
Lisossomos e a Digestão Celular
 Contém enzimas digestivas (hidrolases ácidas)
 Apresentam pH ácido.
 Digerem partículas estranhas e patógenos.
 Participam do processo digestivo da célula.
 Definindo Conceito
 Enzimas: Proteínas com
atividade
catalítica
capazes
de
acelerar
reações biológiccas. São
capazes
de
quebrar
macromoléculas
em
substâncias
menores
facilmente
absorvidas
pelo organismo.
Vesícula fagocítica ((rosa))e lisossomo (roxo
escuro). Ambos participam da digestão
celular. Microscópio Eletrônico de
Transmissão
Lisossomos e a Digestão Celular
 Lisossomos desempenha diferentes funções na digestão
intracelular
– Se fundem com os vacúolos digestivos para participar da degradação do
alimento.
Lisossomo
Enzimas Digestivas
Membrna Plasmática
Digestão
Alimento
Vacuolo
Degradação de alimento realizada pelo lisossomo
Lisossomos e a Digestão Celular
– São responsáveis pela “reciclagem” de organelas
Lisossomo
Digestão
Organela defeituosa
Degradação de organelas defeituosas
Vacúolos
 Vacúolos são espaços internos da membrana plasmática.
 Armazenam produtos de nutrição ou de excreção, podendo conter enzimas.
– Existem dois tipos: Vacúolos contrateis de protistas e vacúolos centrais de
plantas.
Vacúolo Central
Vacúolo Contrátil
(a) Vacuolos contráteis em protistas
(b) Vacuolo central em células vegetais
Cílios, Flagelos e a Locomoção Celular
 Cílios e flagelos são apêndices móveis das células que se projetam na
superfície celular.
 Auxiliam na locomoção, e na captura de alimentos (no caso de protistas).
 No corpo humano, os cílios localizam-se nas vias respiratórias (traqueia e
broquios) e nas tubas uterinas.
Trypanosoma cruzi, protozoário flagelado
parasita humano. Microscópio Eletrõnico de
Varredura
Paramecium, protozoário ciliado de
vida livre. Microscopia Ótica
Cílios e Flagelo: Estrutura e Componentes
• Cílios e Flagelos compartilham estruturas comuns.
Par de microtúbulos
externos
Braços de
dineína
Microtubulo
central
0.1 µm
Microtubulos
Membrana Plasmática
Corpo basal
(b)
0.5 µm
0.1 µm
Triple
Corte transversal do corpo basal
Membrana
plasmática
Cílios e Flagelos e a Locomoção Celular
 Batimento dos flagelos
Direção do nado
 Movimento Ciliar
1 µm
15 µm
Citoesqueleto e a Infraestrutura Celular
 O citoesqueleto é a infraestrutura da célula.
 Consiste de um conjunto de fibras e túbulos que formam uma
complexa rede.
 filamentos de actina, microtubulos e filamentos intermediários)
Citoesqueleto de células eucarióticas
O Citoesqueleto:
A Forma e o Movimento Celular
 Funções:
 O citoesqueleto mantém
a forma e dá suporte
mecânico à celula.
 Permite os movimentos
celulares.
 Participa dos processo de
endocitose e exocitose.
Citoesqueleto (em verde) de uma célula
eucariótica
Citoesqueleto e o Movimento Celular
O citoesqueleto atua na formação
de pseudópodes.
Definindo Conceitos:
Pseudópodes: projeções da
membrana plasmática que
permitem o movimento da
célula.
Ameba mostrando pseudópodes
Superfície Celular: Proteção, Suporte e Interação
Célula-Célula
 A superfície celular apresenta grande quantidade de
especializações.
 Entre elas estão:
 Junções de oclusão,
 Desmossomos,
 Junções comunicantes ,
 Microvilosidades.
Matriz extracelular
Junções de Oclusão
(bJunções de adesão
(c) Junções comunicantes
Membrana plasmática de
células adjacentes
 Bibliografia:
Livros
•
Amabis, José Mariano, Fundamentos da Biologia Moderna/José Mariano
Amabis, Gilberto Martho -3.ed rev.e atual - São Paulo: Moderna.
•
Albert, Bruce, Biologia Molecular da Célula/Bruce Albert, Alexander Johnson,
Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts e Peter Walter Tradução Ana Beatriz
Gorini da Veiga [et al].- 4.ed. Porto Alegre: Artmed.
•
Snustad, Peter, Fundamentos da Genética Molecular Tradução Paulo A.Motta
4.ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan.
Sites
Profº John Kyrk http:// www.johnkyrk.com
Cell Alive!: http://www.cellsalive.com/