Fundamentos da Biologia
Fundamentos da Biologia

Créditos

Diretor Presidente das Faculdades Inta

  • Dr. Oscar Rodrigues Júnior

Pró Diretor de Inovação Pedagógica

  • Prof. Pós Doutor João José Saraiva da Fonseca

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Edição de Áudio e Vídeo

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  • José Alves Castro Braga

Designer Editorial

Assessoria Pedagógica/Equipe de Revisores

  • Sônia Henrique Pereira da Fonseca
  • Evaneide Dourado Martins
  • Francisco Carlos Ferreira Pereira

Palavra do Professor-autor

Caro estudante,

É com enorme satisfação que lhe apresentamos esta disciplina em Educação Física familiarizando-os com a Biologia. Você terá a possibilidade de compreender os conceitos essenciais de Biologia.

Profissionais das áreas biológicas e da saúde, tiveram o cuidado de preparar este material para estimular seu raciocínio, seu espírito crítico e sua preocupação com as questões relativas à qualidade de vida nossa e do nosso planeta.

Utilizamos uma linguagem clara e acessível aos nossos educandos dosando o aprofundamento científico pertinente e compatível com as propostas curriculares estabelecidas para sua formação como educador físico. Analise as informações aqui prestadas e tente relacioná-las com o conteúdo a ser aplicado no seu cotidiano.

Compartilharemos com você os avanços dos conhecimentos da área da Biologia que têm permitido melhorar as condições de saúde das pessoas. Nosso empenho em oferecer-lhe um bom material de estudo foi grande. Esperamos que você tire dele o maior proveito.

Os autores.

Biografia dos autores

Mauro Vinícius Dutra Girão

Mauro Vinícius

Graduado em Licenciatura em Biologia pela Universidade Estadual Vale do Acaraú - Sobral (2004). Possui Mestrado em Engenharia de Pesca na área de concentração Recursos Pesqueiros e Engenharia de Pesca na Universidade Federal do Ceará - UFC (2007). Especialização em andamento em Gestão em Saúde Pública e Meio Ambiente e Doutorado em andamento em Biotecnologia – RENORBIO. Na docência está lecionando no INTA desde 2008 disciplinas relacionadas a Biologia Celular e Histologia.




Thiago Tavares Soares

Thiago Tavares

Graduado em Educação Física pela Universidade Estadual Vale do Acaraú (2006); Especialista em Personal Training, pela Falcudade Farias Brito; Mestrando em Ciências da Educação pela a UNIBAM MERCOSUR. Atualmente é professor de Ensino Superior do Instituto de Estudos e Pesquisas do Vale do Acaraú - IVA e da Universidade Estadual Vale do Acaraú - UVA, Coordenador de Polo do Curso de Educação Física das Faculdades INTA-EAD e membro integrante da Equipe de Colabores pedagógicos do Programa Segundo Tempo.

Ambientação

Sejam bem-vindos a disciplina...

Nesta disciplina de Fundamentos da Biologia você terá uma visão panorâmica da Biologia Celular. A partir de estudos detalhados das células, identificando as suas estruturas, funções e sua importância nos organismos vivos, tem proporcionado avanços significativos de natureza científica e tecnológica, que levaram o homem a conhecer mais intimamente o funcionamento dos vários sistemas celulares, como as células são organizadas e como funcionam suas estruturas. Os estudos desses componentes são de suma importância para a vida da célula e em geral para os seres vivos que são formados por células.

O corpo humano é biologicamente construído a partir de moléculas orgânicas de grandes dimensões, as macromoléculas. Elas formam milhares de combinações e integram outros elementos químicos existentes na natureza.

Quando tratarmos do ciclo celular, serão apresentadas todas as etapas das suas fases, interfase, mitose e meiose. Vale ressaltar que é através dele que há o crescimento de um tecido, de um órgão ou de todo um organismo pluricelular.

A Histologia é a ciência que estuda os grupos de células de forma e função semelhantes. A função do tecido muscular é a contração, e este tecido é composto por três diferentes tipos de células.

Ressaltamos que a nossa intenção aqui não é apenas situá-lo cronologicamente diante dos avanços da ciência. Queremos estabelecer uma relação entre o que se pensava ontem com o que se diz hoje e o que se espera do amanhã frente aos extraordinários avanços de Biologia.

Sugerimos a leitura do livro Biologia Celular e Molecular, no qual tem como objetivo introduzir conceitos fundamentais de Biologia Celular e Molecular, como a relação entre estrutura e função molecular, o uso de energia química em atividades celulares corriqueiras, unidade e diversidade nos níveis macromoleculares e celular, entre outros. Aborda também a natureza experimental dessa área da Biologia, descrevendo as etapas de diversos experimentos e ilustrando-as através de figuras e micrografias eletrônicas atuais. Por meio desta leitura, você estudante poderá se aproximar um pouco mais desse universo microscópio, entendendo melhor seu funcionamento e percebendo a importância desse estudo para o conhecimento de diversas doenças e disfunções que afligem o homem na atualidade.

Trocando ideias com os autores

Agora é o momento para você trocar ideia com os autores.

Sugerimos a leitura da obra Histologia Básica traduzida em 15 línguas, escolhida pela Câmara Brasileira do Livro como um dos 100 livros mais influentes publicados no Século XX é o único livro brasileiro da área de Biologia/Medicina a receber esse reconhecimento. Esse livro produzido por esses dois brasileiros possuem um conteúdo riquíssimo e de relavância incomensurável para o estudo da biologia humana.

Propomos a leitura da obra Biologia Molecular da Célula, no qual os autores revisaram e atualizaram. Compreende os mais recentes avanços e pesquisas na área de biologia molecular da célula. Direcionado àqueles interessados na biologia celular e molecular a base das tecnologias modernas aplicadas às Ciências Biológicas.

Após a leitura das obras, escolha uma de escreva sobre os pontos que mais foram relevantes para você.

Problematizando

Atualmente, a genética, ciência que estuda os genes e sua transmissão para as gerações futuras, tem desvendado segredos sobre o código genético humano, principalmente a partir de pesquisas realizadas pelo Projeto Genoma, cujo objetivo era determinar as possíveis causas de muitas doenças de fundo genético. Para isso realizou um mapeamento de todo o código genético humano, o que possibilitou desenvolver terapias genéticas para a cura destas doenças.

Com o avanço da biotecnologia, também foi possível realizar clonagem de seres vivos, possibilitando a partir de um só organismo, a produção de vários indivíduos geneticamente iguais. Quem não se lembra da famosa ovelha Dolly que foi originada a partir de uma glândula mamária de uma ovelha adulta. O fato levantou preocupações e discussões fervorosas sobre o tema.

Em se tratando de clonagem humana, esta pode ser compreendida como um desrespeito à vida? Ou ela deveria ser regulamentada? Quais os benefícios e os danos que a clonagem humana traria para a humanidade?

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A Célula

Conhecimento

Conhecer a evolução estrutural das células eucariontes e procariontes.

Habilidade

Identificar as estruturas características das células eucariontes e procariontes.

Atitude

Reconhecer a importância da Citologia para a sua área de atuação profissional.

História da Célula

As células são as unidades funcionais dos organismos vivos. Isso na verdade implica que todo ser vivo é formado por células; o agrupamento de várias células formam os tecidos; os quatro tecidos básicos (epitélio, tecidos conjuntivos, músculo e tecido nervoso) associam-se formando os órgãos; estes por sua vez se unem formando os sistemas de órgãos (GARTNER e HIATT 2003).

A célula, como qualquer ser vivo, é formada por água e sais minerais (substâncias inorgânicas) e por outras substâncias, representadas pelos carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos nucleicos (substâncias orgânicas).

A Citologia é um ramo da Biologia que estuda a estrutura e a organização de uma célula. A primeira observação de uma célula ocorreu por volta de 1665, quando o cientista inglês Robert Hook (1635 – 1703), com auxilio de um microscópio iluminado a vela que aumentava a imagem cerca de 270 vezes, observou um tecido vegetal morto. Nele encontrou pequenas cavidades separadas por delgadas membranas que denominou de células (em latim, cellar que significa espaço aberto).

Em 1833, Robert Brown, botânico escocês, observou que as células possuíam, na sua região central, um concentrado de substâncias arredondadas que denominou de núcleo (BOSCHILIA, 2003).

Em 1838, o botânico Matthias Schleiden e o zoólogo Thedor Schuwann declararam formalmente que todos os seres vivos são compostos de células, estabelecendo assim a “teoria celular” (BOLSOVER et all, 2005).

Os conhecimentos adquiridos ao longo dos anos foram importantes para formular a nova teoria celular:

  • Todos os seres vivos são formados por células;
  • As células são responsáveis por todas as reações que ocorrem no organismo, consequentemente a célula é a unidade fisiológica de todos os seres vivos;
  • As células são originadas a partir de outras células preexistentes que se dividem fornecendo seu material genético às células filhas.

A evolução do microscópio e o emprego de técnicas modernas possibilitaram a ampliação de novos métodos de estudo dos seres vivos em nível celular e molecular, passando a ser um campo de estudo da Biologia celular e molecular.

A análise de organelas isoladas em grande quantidade, a cultura de células, a possibilidade de manipular o genoma por meio da adição ou supressão de gene e o aparecimento de numerosas técnicas de pesquisa biológica levaram ao surgimento do que se costuma chamar de Biologia Celular e Molecular, que é o estudo integrado das células, através de todo arsenal técnico disponível (JUNQUEIRA e CARNEIRO, 2005, pg. 19).

O objetivo da Biologia Celular e Molecular é analisar as células e moléculas que constituem as unidades estruturais de todas as formas de vida (de ROBERTIS, 2006).

Antes de darmos continuidade ao estudo da célula, analisaremos os dois principais tipos de microscópio – óptico e eletrônico- e sua importância para Biologia, como auxiliar do olho humano.

É também conhecido como microscópio de luz ou microscópio composto, por possuir mais de uma lente. Tem uma parte mecânica, que serve de suporte, a parte óptica, que é constituída por três sistemas de lentes: o condensador (projeta um cone de luz sobre as células que estão sendo examinadas); a objetiva (projeta uma imagem aumentada, no plano focal da ocular que novamente a amplia) e ocular (projeta a imagem vista pela retina) (JUNQUEIRA e CARNEIRO, 2005).

Segundo Gartner e Hiatt (2003) geralmente essa lente aumenta a imagem por um fator de 10 – perfazendo totais de 40,100, 400 e 1000 vezes.

O microscópio de polarização, o microscópio de contraste de fase e o microscópio com focal são evoluções do microscópio óptico. (Clique e veja a figura)

Microscópio eletrônico

Criado em 1950, o microscópio eletrônico proporciona imagens de estruturas celulares não visíveis nos microscópios ópticos. Estes microscópios, em vez de focalizar um feixe de fótons como na microscopia óptica, focalizam um feixe de elétrons através dos eletromagnetos. O microscópio eletrônico de transmissão (TEM) possui uma resolução 1.000 vezes maior que o microscópio óptico composto. Já o microscópio eletrônico de varredura pode aumentar um abjeto até 150.000 vezes. (GARTNER e HIATT, 2003).

Por o trajeto dos elétrons no microscópio eletrônico serem feito no vácuo, condição necessária para obter um feixe de elétrons, nenhuma célula viva pode ser analisada em um microscópio eletrônico. (JUNQUEIRA E CARNEIRO, 2005).

Microscópio eletrônico

Tipos de Células

Existem dois tipos de células: os procariontes (pro: primeiro e cario: núcleo), em que os cromossomos não estão separados do citoplasma por membrana; e os eucariontes (eu, verdadeiro, e cario núcleo) que possuem um núcleo bem individualizado e delimitado pelo envoltório nuclear (JUNQUEIRA e CARNEIRO 2005).

A seguir, veremos detalhadamente as diferenças entre esses dois tipos de células.

Células Procariontes

Estrutura Celular
Estrutura das células procariontes

Os seres vivos que apresentam essas células são chamados procariotas. Apenas os organismos (bactérias e algas azuis) do reino monera são constituídos de células procariontes. A célula da bactéria Escherichia coli, por sua simplicidade estrutural e rapidez de multiplicação, revelou-se excelente para se estudar a célula procarionte.

As células procariontes são células que possuem apenas uma membrana (membrana plasmática), que é uma estrutura que funciona como barreira para os elementos do meio circundante, e sua função é controlar a entrada e saída de solutos que se encontram no citoplasma. Os complexos proteicos da cadeia respiratória e os fotossistemas utilizados na fotossíntese estão localizados na membrana plasmática (DE ROBERTIS,2006).

Estruturalmente essas células são envolvidas por uma parede espessa e rígida que circunda a membrana plasmática, denominada parede celular. A parede celular tem a função de proteção mecânica. Existe ainda em algumas bactérias uma camada de polissacarídeos que as protege contra a desidratação, fagocitose e ataque de bacteriófagos. É chamada de cápsula.

O citoplasma é uma substância aquosa que corresponde a área total intracelular. É composto por íons e macromoléculas solúveis como enzimas, carboidratos, sais, proteínas e uma grande proporção de RNA. Está separado do meio externo apenas por uma membrana (membrana plasmática).

Os ribossomos estão presentes no citoplasma ligados a moléculas de RNA mensageiro, constituem os polirribossomos é neles que ocorre a síntese proteica.

O cromossomo bacteriano é uma molécula única de DNA livre que está dentro de uma região chamada nucleóide, que significa similar ao núcleo. As características das células bem como o comando de suas atividades são determinadas pelo nucleóide.

O cromossomo dos procariotas está unido à membrana plasmática por meio de dobras que penetram para dentro da célula denominados mesossomas. Eles facilitam divisão de uma célula em duas geneticamente iguais, pois durante a divisão celular, a célula começa a crescer e os mesossomas afastam-se levando consigo um cromossoma, seguido de uma divisão da célula em duas geneticamente iguais. Esse processo também é chamado de cissiparidade, fissão binária ou bipartição.

Células Eucariontes

Com exceção das bactérias, todos os demais seres são formados por células eucariontes. Esta célula pode ser vegetal ou animal. A grande diferença das células eucarióticas para as células procarióticas é que elas possuem basicamente núcleo envolvido por um envoltório nucelar e presença de organelas formadas por membranas. Os organismos formados por células eucariontes habitam nosso planeta há pelo menos 1,5 bilhão de anos.

Estrutura Celular – Existe várias células eucarióticas animais especializados em diferentes funções (neurônios, células musculares, etc.). Embora essas células apresentem características diferentes, por possuírem organelas que permite a cada uma delas exercer funções específicas, como sintetizar macromoléculas para uso próprio ou para exportação, produzir energia e comunicar-se com outras células, sempre irão apresentar a mesma estrutura celular (GARTNER e HIATT, 2003).

Estrutura Celular
Estrutura das células eucariontes

Vídeo da UNIDADE I

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Membrana Plasmática e Organelas Citoplasmáticas

Conhecimento

Compreender as estruturas da membrana plasmática e suas respectivas funções na célula.

Habilidade

Relacionar a função das estruturas das células com o funcionamento do organismo.

Atitude

Perceber a importância e o papel das estruturas das células para a manutenção da vida.

Membrana Plasmática ou Celular

Separa, protege e delimita o meio interno e meio externo da célula. Possui permeabilidade seletiva que a torna a principal responsável pelo controle da penetração e saída de substâncias da célula conforme as suas necessidades. A estrutura básica de uma membrana celular é composta de lipídios e proteínas.

Gartner e Hiatt (2003, pag.11) enumeram algumas funções das membranas celulares das quais podemos destacar:

  • Mantedoras da integridade celular;
  • Controlam os movimentos de substâncias para dentro e para fora da célula (permeabilidade seletiva);
  • Regulam as interações célula a célula;
  • Reconhecem, através de seus receptores, antígenos, células estranhas, assim como células alteradas;
  • Agem como barreira entre o citoplasma e o meio externo;
  • Estabelecem sistemas transportadores de moléculas específicas;
  • Fazem a transferência de sinais externos, físicos ou químicos para eventos intracelulares.

A estrutura básica das membranas celulares é composta de lipídeos denominados fosfolipídios, proteínas e carboidratos. Os fosfolipídios são constituídos de:

  • Duas caudas hidrofóbicas não polares, longas (dois ácidos graxos) voltadas para o interior da membrana insolúveis em água, porém solúvel em lipídio;
  • Cabeças hidrofílicas polares voltadas para o meio extracelular ou para citoplasma, constituída de glicerol, solúvel em meio aquoso. Todos os fosfolipídios são, portanto moléculas anfipáticas.
  • As proteínas são maiores que os lipídios e são classificadas em periféricas ou extrínsecas e integrais ou intrínsecas.

    Periféricas ou Extrínsecas – Estão ligadas às cabeças dos fosfolipídios da membrana ou a proteínas integrais por ligações não covalentes. Essas proteínas podem ser isoladas facilmente.

    Molécula anfipática: são aquelas que apresentam características hidrofílicas e hidrofóbicas, sendo característica básica das estruturas celulares (moléculas fosfolipídicas das membranas).
    Fonte: http://medicinabiologiacelular.blogspot.com.br/2008/12/membrana-celular.html

    Integrais ou Intrínsecas – Encontram–se embutidas nas membranas ocupando toda a espessura da bicamada lipídica. Como a maioria das proteínas integrais cruza toda espessura da membrana são denominadas proteínas transmembrana. Essas proteínas formam canais iônicos e proteínas carregadoras que facilitam a passagem de íons e moléculas específicos através da membrana. Algumas transmembranas podem tornar-se muito longas chegando a atravessar a dupla camada lipídica mais de uma vez, as quais são denominadas de proteínas transmembrana de passagem múltipla.

    As proteínas, por possuírem a capacidade de se moverem no plano da dupla camada lipídica, constituem o que é chamado de modelo mosaico fluido.

    As membranas possuem ainda em suas estruturas 2 a 10% de carboidratos, que se ligam a lipídios e proteínas sob forma de glicolipídios e glicoproteínas. (DE ROBERTIS, 2006)

    Os carboidratos dos glicolipídios e das glicoproteínas localizam-se na face externa da membrana plasmática, formando uma capa protetora chamada glicocálice. Segundo Gartner e Hiatt (2003), a função mais importante do glicocálice é proteger a célula contra interações com proteínas inadequadas, encontra lesões químicas,físicas, reconhecimento celular e do meio externo.

    A presença de colesterol juntamente com as gorduras saturadas garante a firmeza da membrana celular, sem eles as células se tornariam flácidas e fluidas. A funcionalidade de uma célula ou organela é que vai determinar a quantidade de colesterol.

    Se uma célula for parte duma barreira protetora, terá muito colesterol para torná-la robusta e resistente a qualquer invasão; caso precise ser macia e fluida, conterá menos colesterol na sua estrutura (CAMPBELL-MCBRIDE, 2007).

    GARTNER, Leslie P.; HIATTT, James L. Tratado de Histologia. 2 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2003.

    Transporte através da Membrana

    Como as membranas possuem permeabilidade seletiva, isso permite que haja tanto um controle na entrada como na saída de substâncias na célula, de acordo com suas necessidades. As principais são a água que é o solvente e os solutos que são substâncias ou íons dissolvidos em água e partículas. Por exemplo: numa solução de glicose a água é o solvente e a glicose o soluto.

    É importante destacar que nem todos esses processos de transporte se realizam da mesma forma. Analisaremos então os diversos processos que ocorrem.

    Transporte de substâncias através da membrana

  • Transporte passivo
  • As substâncias são transportadas pelas membranas através do gradiente de concentração, ou seja, as substâncias se movimentam de uma região mais concentrada para uma região menos concentrada. Em decorrência disso, esse tipo de transporte não requer gasto de energia. Neste caso, o soluto é impulsionado para dentro ou para fora da célula através de agitação térmica das moléculas do soluto. (Junqueira e Carneiro, 2005).

    O transporte passivo pode ocorrer de três maneiras:

  • Difusão Simples – Por difusão compreende-se o movimento do soluto. A difusão simples é, basicamente, a transferência de soluto através da membrana a fim de estabelecer um estado de equilíbrio entre o meio intra e extracelular.
  • Difusão Facilitada – Nesse tipo de difusão, também sem gasto de energia, a velocidade com que as substâncias passam através da membrana é bem mais rápida que na difusão simples. Essa ação é acelerada por meio de proteínas (permeases) localizadas na membrana. Segundo de Robertis (2006) na difusão facilitada, a força que impulsiona a mobilização das partículas do soluto é o gradiente. A glicose e alguns aminoácidos são tipos de substâncias que penetram na célula por meio de difusão facilitada.
  • Osmose – É o transporte de água (solvente) e não de soluto através de uma membrana semipermeável. O solvente passa de um meio com menor concentração de solutos para um meio de maior concentração de solutos.
  • Transporte passivo
    Transporte passivo
    Solução hipertônica Solução hipotônica Solução isotônica
    Quando apresenta maior concentração de soluto em relação ao meio. Nesse caso as células aumentam de volume devido à penetração de água. Quando o volume é muito acentuado, pode ocorrer um rompimento da membrana e extravasamento do conteúdo, fenômeno conhecido como lise celular. Quando apresenta menor concentração de soluto em relação ao meio. Nesse caso as células diminuem de volume devido à saída de água, ocasionando uma alteração na forma da célula. Quando a solução entra em equilíbrio com o meio, o volume e a fórmula da célula não se alteram.

  • Transporte ativo
  • É assim denominado, pois esse tipo de transporte se dá em sentido contrário ao gradiente de concentração. Desta forma, as substâncias transportadas passam do meio onde estão menos concentradas para o meio onde estão mais concentradas. Em decorrência disso, o transporte ativo requer gasto de energia proveniente da transferência de um grupo fosfato do ATP (Adenosina Trifosfato). Um exemplo de transporte ativo é a bomba de sódio e potássio, que é uma proteína que transporta, contra um gradiente de concentração, três íons de sódio (Na+) para fora da célula e dois íons potássio (K+) para dentro dela.

    Esquema da passagem do solvente pela membrana plasmática

    Transporte ativo

    Transporte de partículas através da membrana

    Segundo Junqueira e Carneiro (2005), além de pequenas moléculas e íons que atravessam a membrana plasmática e entram no citoplasma ou dele saem, as células são capazes de transferir para seu interior macromoléculas que não conseguem atravessar a membrana do meio externo (polissacarídeos, proteínas, polinucleotídeos) e partículas visíveis ao microscópio óptico como bactérias e outros micro-organismos. Esse processo é denominado Endocitose (endo = interior, cito= célula, ose = condição).Este tipo de transporte também requer uso de energia.

    Existem dois tipos de endocitose: a fagocitose (fago = comer) e a pinocitose (pino = beber) (BOSCHILIA, 2003).

    Fagocitose Pinocitose
    A célula vai transportar ou ingerir para dentro de si partículas ou micro-organismos, por meio de projeções citoplasmáticas denominadas pseudópodes (falsos pés). Depois de ingerido, o material permanece no citoplasma envolvido por parte da membrana, recebendo o nome de vesícula ou fagossomo. Desse modo o fagossomo se funde com lisossomos, ocorrendo então a digestão do material fagocitado pelas enzimas hidrolíticas dos lisossomos. Como o próprio nome diz, na fagocitose a célula “come”. Nesse processo a célula engloba substância em solução aquosa, ocorre então uma invaginação de uma área localizada da membrana plasmática, formando-se pequenas vesículas que são puxadas pelo citoesqueleto e penetram no citoplasma. Na pinocitose não seletiva, as vesículas englobam todos os solutos que estiverem presentes no fluido extracelular. Já na pinocitose seletiva, a substância a ser incorporada adere a receptores da superfície celular; depois a membrana se afunda e o material a ela aderido passa para uma vesícula, destacando-se da superfície celular e penetrando no citoplasma. Exemplo: gotas de lipídios pela invaginação da membrana.
    Transporte de partículas através da membrana

    Segundo Junqueira e Carneiro (2005) enquanto nos protozoários a fagocitose é processo de alimentação, nos animais pluricelulares representa um mecanismo de defesa, na qual células especializadas denominadas células fagocitárias englobam e destroem partículas estranhas, principalmente micro-organismos invasores. Exemplo: os glóbulos brancos do nosso sangue, como meio de defesa, englobam partículas estranhas ao nosso corpo.

    Na exocitose o processo ocorre inversamente ao da endocitose, ou seja, as partículas são extraídas do interior da célula para o meio extracelular. Exemplo: liberação de neurotransmissores por parte dos neurônios e liberação de alguns hormônios.

    Exocitose

    Citoplasma

    O citoplasma de uma célula eucarionte está situado entre a membrana celular e a carioteca. Nele estão contidas as organelas, como mitocôndrias, retículo endoplasmático, aparelho de Golgi, lisossomos e peroxissomos. O citoplasma pode ser dividido em dois espaços: um que correspondente ao citosol ou matriz citoplasmática e outro que se encontra encerrado no interior das organelas. Segundo De Robertis (2006), o citosol é considerado como um verdadeiro meio interno celular, preenchendo o espaço não ocupado pelos sistemas de endomembranas, pelas mitocôndrias e pelos peroxissomas. O citosol pode ser definido como a região fluida (líquida) da célula.

    Citoplasma

    Segundo Boschilia (2003), o citoplasma é constituído de 85% de água, sais minerais, proteínas e açúcares. Os orgânulos nele presentes realizam diversas reações químicas fundamentais para a vida da célula. O citoplasma encontra-se em constante movimento, denominado ciclose.

    Veremos a seguir os principais orgânulos presentes no citoplasma de uma célula eucarionte.

    Retículo Endoplasmático

    Foi descoberto em 1945 pelo citologista belga Albert Claude, com a introdução da microscopia eletrônica. O Retículo Endoplasmático distribui-se por todo citoplasma, do núcleo até a membrana plasmática. Ele constitui o maior sistema de membranas da célula e apresenta-se como uma verdadeira rede de canais e bolsas membranosas achatadas e interconectadas. Sua função primordial é transportar substâncias através do citoplasma. Existem dois tipos de retículo endoplasmático: o Retículo Endoplasmático Rugoso ou Granular (RER ou REG) e o Retículo Endoplasmático Liso ou Agranular (REL), que se diferem tanto na morfologia quanto na composição química e função.

    Reticulo Endoplasmático Rugoso (RER), também chamado de ergastoplasma, apresenta essa característica devido à presença de ribossomos aderidos à membrana conferindo-lhe aspecto granular. Por esse motivo podemos dizer que o RER é capaz de produzir proteínas. Esse tipo de retículo é muito comum em células com função secretora, como as células do pâncreas, que secretam enzimas digestivas. Segundo Garttner e Hiatt (2003) o RER participa da síntese de todas as proteínas que são transportadas à membrana plasmática.

    O Retículo Endoplasmático Liso (REL) não possui ribossomos. São túbulos que se anastomosam e se continuam com retículo endoplasmático rugoso. Segundo Junqueira e Carneiro (2005), o REL é muito desenvolvido nas células que secretam hormônios esteroides, nas células hepáticas e nas células da glândula adrenal. É responsável pela síntese da maior parte dos lipídios componentes das membranas celulares, bem como dos esteroides, além de participar na degradação de substâncias potencialmente danosas que causam intoxicação por medicamentos. Para Bolsover, Hyams, Shephard, et all (2005) “provavelmente o papel mais universal do reticulo endoplasmático liso seja a estocagem e súbita liberação de íons de cálcio” ,o que permite ao REL controlar as atividades de contração muscular.

    Retículo Endoplasmático

    O REL também está envolvido no processo de obtenção de glicose a partir da quebra do glicogênio (glicogenólise) devido à presença da glicose-6-fosfatase na membrana desse tipo de retículo.

    Ribossomos

    Os ribossomos podem ser encontrados livremente no citosol das células eucariontes e procariontes, aderidos ao retículo endoplasmático e dentro das mitocôndrias. São grânulos produzidos pelos nucléolos, compostos por uma subunidade maior e uma subunidade menor, que depois de prontas se separam e saem do núcleo pelo polo nucelar. As subunidades são identificadas pelo valor “S” (unidade Svedberg) 40S, unidade menor e 60S, unidade maior. O valor “S” é uma taxa de sedimentação, ou seja, a medida de rapidez com a qual uma molécula se move em um campo gravitacional. Juntas as subunidades formam a unidade 80S que representa um ribossomo completo.


    Ambas as subunidades repartem o trabalho que o ribossomo realiza. A subunidade menor coloca juntos os RNAt para que os aminoácidos que transportam se liguem entre si, quer dizer, para que ocorram ligações peptídicas. Por outro lado, a subunidade maior catalisa essas ligações e ajuda os fatores que regulam a síntese proteica. (DE ROBERTIS, 2006, pg. 252).

    Veja a imagem mostrando as subunidades ribossômicas de uma célula eucarionte.

    Formação dos Ribossomos

    Os ribossomos são compostos quimicamente por uma combinação de proteínas (cerca de 50 tipos proteicos diferentes) e RNA ribossômico (rRNA). Os ribossomos, quando associados à fita de RNA, juntam os aminoácidos do citoplasma para sintetizar cadeias de proteínas a partir de um conjunto de instruções genéticas. A união de ribossomos é chamada de polirribossomos ou polissomos, e é nessa forma que os ribossomos estão associados à membrana do retículo. Essa união se dá por meio de uma fita de RNAm.

    As proteínas sintetizadas nos polirribossomos aderidos às membranas do retículo endoplasmático são aquelas destinadas a permanecer no próprio retículo, ser transportadas para o complexo de Golgi, formar lisossomos, compor membrana plasmática ou serem secretadas das células. Também pode haver polirribossomos livres, dispersos no citoplasma. Estes são responsáveis pela a síntese das proteínas que devem permanecer no citosol ou serem incorporadas no núcleo, mitocôndrias, cloroplastos ou peroxissomos. (JUNQUEIRA E CARNEIRO, 2005).

    Aparelho de Golgi

    Tem esse nome em homenagem ao seu descobridor Camillo Golge, ganhador do Prêmio Nobel de Fisiologia e Medicina em 1906. Também pode ser chamada de zona ou complexo de Golgi, ele é formado por unidades que estão ligadas entre si, denominadas dictiossomos. Cada dictiossomo é constituído por um conjunto de sacos ou cisternas empilhados discoides e aplanadas.

    As proteínas produzidas e empacotadas no REG seguem uma via obrigatória, dirigindo-se para o aparelho de Golgi, onde são modificadas e empacotadas após a tradução. E as proteínas destinadas a permanecerem no REG, ou irem para outro compartimento, que não o Golgi, possuem o sinal que as desviará da via obrigatória (GARTNER e HIATT, 2003)

    A função que o complexo de Golgi tem de encapsular uma substância é muito importante para que estas desempenhem bem suas funções. Por exemplo: na composição do acrossomo (cabeça do espermatozoide) existem enzimas digestivas formando uma cápsula protetora que irão romper a membrana do óvulo permitindo a fecundação.

    Segundo Boschilia (2003), o complexo de Golgi recebe as substâncias que são produzidas no retículo endoplasmático. Essas substâncias passarão por um processo de modificação química, para depois serem transportadas aos seus locais definitivos, seja para fora da célula, por meio de um processo denominado “secreção celular”, seja para outros locais dentro dela.

    A pilha de sacos apresenta uma face convexa, voltada para o núcleo celular, denominada de face cis (cis significa aquém de) ou face proximale uma face oposta côncava, que está mais distante do núcleo, também conhecida por face trans (trans significa além de) ou face distal. Associadas às faces cis e à trans, estão duas redes de cisternas tubulares, que constituem a rede cis do Golgi e a rede trans do Golgi.

    Segundo Junqueira e Carneiro (2005) as vesículas que brotam do compartimento intermediário ou RE-Golgi situado entre o REG e a face cis do aparelho de Golgi, movem-se em direção à face cis do Golgi, levando as proteínas para este compartimento, onde passam por outras modificações. Finalmente vesículas contendo proteínas processadas, brotam da rede trans.

    Aparelho de Golgi

    As substâncias (proteínas, lipídios e polissacarídeos) que são transportadas do Golgi através da via secretora para seus destinos finais, brotam da rede trans do Golgi liberam seu conteúdo nos locais apropriados. Quando não há sinais específicos, as proteínas são transportadas para a membrana plasmática por um fluxo contínuo que transporta proteína, não seletivamente, do RE para o Golgi e, então, para a superfície celular. Essa via é responsável pela incorporação de novas proteínas e lipídios à membrana plasmática, bem como pela secreção continua de proteínas. Para que possam ser desviadas da via de fluxo contínuo, as proteínas devem ser marcadas especificamente para outras destinações, tais como os lisossomos. As proteínas que realizam funções específicas no Golgi não devem ser transportadas através da via secretora.

    Lisossomos

    Todas as células contêm lisossomos (do grego lysis, dissolução e soma, corpo). Os lisossomos são vesículas cheias de enzimas que se desprendem do complexo de Golgi. Essas enzimas são importantes no processo de digestão intracelular, sendo proteases ácidas (Ph de 5,0), ou seja, proteínas que fazem digestão com caráter ácido. Caso a membrana do lisossomo se rompa, as enzimas que escaparem não afetará os componentes celulares, porque será inativadas ao entrar em contato com o citosol, cujo Ph é 7,2.

    A formação dos lisossomos se dá a partir dos endossomos (organelas localizadas entre o complexo de Golgi e a membrana plasmática, cuja função é transportar e digerir partículas e macromoléculas que são captadas pela célula durante a endocitose).

    Os endossomos recebem materiais extracelulares internalizados pelas vesículas transportadoras que se fundem com o endossomo precoce. Esses componentes membranosos são reciclados e o endossomo precoce gradualmente se torna um endossomo maduro, precursor do lisossomo.

    Segundo Gartner e Hiatt (2003), os lisossomos contém enzimas que ajudam a digerir não somente macromoléculas (proteínas, ácidos nucleicos, polissacarídeos e lipídios), micro-organismos fagocitados, restos de células e células, mas também organelas em excesso ou envelhecidas, tais como mitocôndrias e REG. As proteases degradam proteínas; nucleases degradam ácidos nucléico: DNA e RNA; glicosidases degradam açúcares e lipases degradam lipídeos. São exemplos de enzimas encontradas nos lisossomos.

    Segundo Gartner e Hiatt (2002), existem três modos pelos quais as substâncias destinadas para a degradação nos lisossomos chegam às organelas: através dos fagossomos (é uma vesícula formada quando uma célula fagocita uma organela dela própria), de vesículas de pinocitose ou pinossomas e de autofagossomos.

    A autofagia, ou seja, a digestão gradual de componentes da própria célula é um processo no qual a organela que vai ser digerida é envolvida por uma membrana derivada do retículo endoplasmático, formando então uma vesícula denominada autofagossomo. Esse autofagossomo se funde ao lisossomo, ocorrendo então à digestão de seu conteúdo.

    A autofagia é importante para a manutenção celular, pois, quando não há nutrientes que incorporem na célula, ela começa a digerir as suas próprias estruturas para manutenção da sua vida. Também o faz para limpeza interna da estrutura, como, por exemplo, uma mitocôndria que parou de funcionar, um pedaço de retículo que se desprendeu, etc.

    A destruição e renovação de organelas permitem à célula manter o bom funcionamento dos seus componentes. As organelas desgastadas pelo uso são eliminadas e substituídas por organelas novas. As não mais necessárias são removidas. (JUNQUEIRA e CARNEIRO, 2005).


    Peroxissomas

    São organelas semelhantes aos lisossomos que apresentam enzimas oxidativas, especialmente urato oxidase, catalase e D-aminoácido oxidase. Com exceção da catalase, enzima que converte H2O2 (peróxido de hidrogênio) em e O2 – as enzimas restantes oxidam (processo em que uma substância se combina com oxigênio, ou em que ela perde hidrogênio) seus substratos, representados por ácidos graxos, aminoácidos, purinas (adenina, guanina), uratos, ácido úrico, etc.

    Possuem formato oval e sua quantidade é variada, dependendo do tipo celular em que se encontra. Os peroxissomas recebem esse nome por serem capazes de formar e decompor peróxido de hidrogênio. São formados no retículo endoplasmático, com suas enzimas sintetizadas pelos ribossomos livres, as quais são destruídas por autofagia após cinco dias de sua produção.

    Uma das funções que essa organela exerce é de desintoxicação. Por exemplo: o H2O2, que é tóxico, é convertido em H2O e O2 por meio da catalase. Outro exemplo é o álcool etílico (etanol) consumido por uma pessoa, metade dele é destruída por oxidação nos peroxissomos principalmente os que se encontram no fígado e nos rins.

    Segundo Junqueira e Carneiro (2005), a atividade da catalase é importante porque o peróxido de hidrogênio (H2O2) que se forma nos peroxissomos é um oxidante energético e prejudicaria a célula se não fosse rapidamente eliminado.

    Os peroxissomos também participam no catabolismo de ácidos graxos de cadeia longa (beta oxidação), formando acetil coenzima A (CoA) que é usada pela célula para as suas próprias necessidades metabólicas, ou é exportada para o espaço intercelular, onde é usada por células vizinhas ou entra nas mitocôndrias, onde vai participar da síntese de ATP por meio do ciclo de ácido cítrico (ciclo de Krebs).

    Enquanto nas mitocôndrias a oxidação produz energia química na forma de (ATP), nos peroxissomos ocorre a formação de energia térmica.

    Mitocôndrias

    São organelas flexíveis esféricas ou, mais frequentemente alongadas dependo do tipo de célula, que possuem uma membrana externa, lisa, permeável devido à presença de um grande número de porinas, proteínas que formam canais por onde passam íons e moléculas pequenas. Possuem ; também uma membrana interna, com dobras formando cristas, ricas em cardiolipina que a torna quase impermeável a íons, elétrons e prótons. Na superfície da membrana que está voltada para o interior da mitocôndria existem pequenas partículas que se inserem à membrana denominadas corpúsculos elementares, geradores de calor e ATP.

    Mitocôndrias

    O espaço estreito entre as membranas externa e interna é denominado espaço intermembranoso. O conteúdo de solutos no espaço intermembranoso é semelhante ao do citosol, contendo uma elevada concentração de H+, várias enzimas e prótons transportados da matriz. O espaço delimitado pela membrana interna é chamado de matriz mitocondrial.

    A matriz mitocondrial é preenchida por um fluido denso, composto de 50% de proteínas. Grande parte dessas proteínas são enzimas responsáveis pela degradação de ácidos graxos e de piruvato para acetil CoA, um intermediário metabólico, e a oxidação subsequente deste intermediário para o ciclo tricarboxílico (Krebs). Enzimas, DNA e os três tipos de RNA (mensageiro, ribossômico e transportador) também estão presentes na matriz.

    Segundo Junqueira e Carneiro (2005), a função das mitocôndrias é obter da célula que as hospeda os suprimentos de oxigênio e substratos derivados da glicose, aminoácidos e ácidos graxos provenientes dos alimentos e os converte numa molécula chamada de ATP (adenosina-trifosfato). Do ponto de vista quantitativo, os ácidos graxos são uma fonte de energia muito mais abundante que os carboidratos. Enquanto uma molécula de glicose gera 38 mols de ATP, uma molécula de ácido palmítico gera 126 mols de ATP.

    A respiração celular é um processo na qual a glicose é oxidada lentamente liberando energia de forma gradativa e produzindo CO2. A energia, na forma de moléculas de ATP, é produzida pela glicólise anaeróbia, que ocorre no citosol, por meio da degradação parcial da glicose em piruvato, gerando uma pequena quantidade de energia (apenas 2 mols de ATP por cada mol de glicose) e pela fosforilação oxidativa. Nesse processo, o piruvato gerado da glicólise anaeróbica é encaminhado para o interior das mitocôndrias, onde é oxidado até se transformar em água e gás carbônico.

    A fosforilação oxidativa é responsável pela maior parte do ATP produzido pelo organismo (cada mol de glicose produz mais 36 mols de ATP). O conjunto de mecanismos que compõem a fosforilação oxidativa, que são produção de acetilcoenzima A (acetil-CoA), o ciclo do ácido cítrico ou Krebs e o sistema transportador de elétrons, é chamado de metabolismo aeróbico.

    A fosforilação oxidativa vai garantir o armazenamento de energia que pode ser usada pela célula para várias atividades que consomem energia (Gartner e Hiatt, 2002). Estima-se que mais de 90% do ATP necessário aos diversos propósitos biológicos seja produzido pela mitocôndria.


    A produção de energia ocorre devido a um processo chamado de fosforilação oxidativa, que se baseia no transporte e na utilização de determinados substratos por vários complexos enzimáticos. Os dois principais substratos oxidados para o fornecimento de energia são o piruvato (produto da glicólise) e os ácidos graxos livres. Os sistemas enzimáticos que os oxidam são: complexo enzimático piruvato desidrogenase e betaoxidativo, sendo o último ainda dependente de várias etapas intermediárias em que a carnitina é necessária. A oxidação desses produtos fornece acetil-CoA para o ciclo de Krebs, provendo elétrons livres de alta energia que são carregados à cadeia respiratória.

    Os elétrons passam, então, por esta cadeia ordenada de moléculas e proteínas até seu aceptor final, o oxigênio. Nesse processo, os elétrons vão “perdendo” progressivamente energia, que por sua vez é “captada” e armazenada na forma de ATP. NASSEH, TENGAN, KIYOMOTO, GABBAI (2001, [s.p])


    A energia obtida de moléculas de ATP encontra-se depositada nas ligações químicas entre os fosfatos do ATP que estão dentro das mitocôndrias. Assim quando o ATP sai para o citosol onde vai exercer suas funções como combustível celular, ele se hidrolisa juntamente com a liberação de energia, gerando um ADP e um fosfato. Esse ADP por sua vez, é transferido do citosol para a mitocôndria, onde se junta a um Pi (fosfato inorgânico) para ser novamente transformado em ATP. Existe, portanto, um fluxo constante de ADP para dentro e ATP para fora da mitocôndria.

    Além da função principal de gerar ATP, a mitocôndria também pode, segundo De Robertis (2006), participar na remoção de cálcio do citosol, síntese de aminoácidos a partir de moléculas intermediárias do ciclo de Krebs, como tomar parte em outros processos metabólicos importantes, como, por exemplo, a síntese de hormônios esteroides e o desencadeamento da apoptose (morte celular programada), que pode ser iniciada pela abertura de canais localizados na membrana interna da mitocôndria, deixando passar moléculas que iniciam a apoptose.

    Outra característica importante é que toda mitocôndria origina-se de outra mitocôndria. Elas aumentam de tamanho, replicam o seu DNA e fundem-se. A divisão da mitocôndria denomina-se Condrocinese ou Condrogênese.

    Citoesqueleto

    No citoplasma das células animais existe uma armação proteica filamentosa, chamada citoesqueleto, que proporciona às células eucariontes a capacidade para adotar diversos tamanhos e manter sua morfologia. Participa também ativamente nos movimentos celulares, como contração, formação de pseudópodos e deslocamentos intracelulares de organelas, cromossomos, vesículas e grânulos diversos.

    O citoesqueleto é composto por três tipos de filamentos – filamentos finos (microfilamentos), filamentos intermediários,microtúbulos – e por um conjunto de proteínas acessórias classificadas como reguladoras (controlam o nascimento, o alongamento, o encurtamento e o desaparecimento dos três filamentos principais de citoesqueleto), ligadoras (conectam os filamentos entre si ou com outros componentes da célula) e motoras transportam macromoléculas e organelas de um ponto ao outro do citoplasma).

    Filamentos finos (microfilamentos) – Formados por uma dupla hélice de filamentos de actina, delgados e flexíveis, que geralmente se associam a diferentes proteínas ligantes de actina para formar feixes mais grossos. Destas a mais conhecida é a miosina. Os filamentos de actina também formam o esqueleto das microvilosidades e fazem parte da armação contrátil das células musculares, realizando movimentos intracelulares ou celulares. (DE ROBERTIS, 2006).

    Filamentos intermediários – São assim denominados, porque se colocam entre os filamentos grossos e finos. Segundo Gartner e Hiatt (2003), estes filamentos, com suas proteínas associadas, dão sustentação estrutural à célula; formam o arcabouço estrutural tridimensional, deformável, da célula; ancoram o núcleo em seu lugar; fornecem uma conexão adaptável entre a membrana celular e o citoesqueleto; fornecem um arcabouço estrutural para a manutenção do envoltório nuclear, assim como para sua reorganização após a mitose.
    Microtúbulos – São estruturas longas, retas, rígidas de aspecto tubular, suas principais funções são dar rigidez e manter a forma da célula, regular os movimentos intracelulares das organelas e vesículas; estabelecer compartimentos intracelulares e dar capacidade de movimentação aos cílios e aos flagelos.

    Microtúbulos

    Centríolos

    São compostos por um arranjo de nove trincas de microtúbulos dispostos em torno de um eixo central, formando uma estrutura cilíndrica. Normalmente cada célula possui um par de centríolos que atuam na formação dos centrossomos e, durante a atividade mitódica, são responsáveis pela formação do fuso mitódico, onde se prendem os cromossomas. Além disso, os centríolos são os corpos basais que dirigem a formação dos cílios e flagelos.

    Centríolos

    Vídeo da UNIDADE II

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    Macromoléculas

    Conhecimento

    Conhecer a estrutura e função das principais macromoléculas.

    Habilidade

    Identificar as funções das biomoléculas no organismo humano e seus efeitos na saúde;
    Construir conhecimento sobre o desempenho das macromoléculas no organismo.

    Atitude

    Perceber a importância das macromoléculas atrelando a teoria e a prática.

    Proteínas

    São aminoácidos ligados que formam uma cadeia proteica (polipeptídica). Essas unidades estão unidas através de ligações peptídicas. As proteínas são de importância fundamental para quase todas as funções da célula:

    • Como enzimas, são as portadoras de todas as funções biocatalíticas;
    • Como proteínas transportadoras, são responsáveis pelo transporte seletivo de substâncias nas membranas celulares e nos humores corporais;
    • Como proteínas contráteis, são mediadoras na conversão de energia química em trabalho mecânico;
    • Como escleroproteínas, têm funções estruturais e de suporte (DOSE, KLAUS, 1982)

    Agora você vai conhecer os níveis de complexidade estrutural das proteínas.

  • Estrutura Primária
  • A estrutura primária de uma proteína é simplesmente a sequência linear de aminoácidos juntos por ligações peptídicas. Uma das demonstrações mais impressionantes da importância da estrutura primária é encontrada na hemoglobina associada com a anemia falciforme. Nessa doença genética, as hemácias não são capazes de ligar oxigênio de modo eficiente (CAMPBELL, 2000).

  • Estrutura Secundária
  • A estrutura secundária das proteínas é o arranjo do esqueleto da cadeia polipeptídica, mantida por pontes de hidrogênio. A natureza das ligações no esqueleto do peptídeo desempenha um papel importante. Em cada resíduo de aminoácido, existem duas ligações com uma rotação razoavelmente livre: a ligação entre o carbono A e o nitrogênio do grupamento amino daquele resíduo e o carbono A e o carbono da carboxila do mesmo resíduo. A combinação do grupo peptídico planar e as duas ligações de rotação livre tem implicações importantes nas conformações tridimensionais de peptídeos e proteínas.

    Existem duas estruturas comuns nas proteínas secundárias. São elas: α-hélice e folha β pregueada.

    A α-hélice e folha β pregueada são estruturas periódicas; seus elementos característicos repetem-se em intervalos regulares. A α-hélice é similar a um bastão e envolve apenas uma cadeia polipeptídica. A estrutura da folha β pregueada pode gerar um arranjo bidimensional e envolve uma ou mais cadeias polipeptídicas (CAMPBELL, 2000).

  • Estrutura Terciária
  • A estrutura terciária das proteínas é o arranjo tridimensional de todos os átomos da molécula. As conformações das cadeias laterais e as posições de quaisquer grupos proteicos são partes da estrutura terciária, assim como o arranjo de seções helicoidais e em folha pregueada, uma em reação à outra. Em uma proteína fibrosa, que possui a forma geral de um longo bastão, a estrutura secundária fornece muita informação a respeito da estrutura terciária (CAMPBELL, 2000).

    A estrutura terciária das proteínas descreve o dobramento dos elementos estruturais secundários e especifica as posições de cada átomo de proteína, incluindo as das cadeias laterais. As características comuns da estrutura terciária das proteínas revelam muito sobre suas funções biológicas e suas origens evolutivas (VOET, PRATT, 2008).

  • Estrutura Quaternária
  • A estrutura quaternária é uma propriedade das proteínas constituídas por mais de uma cadeia polipeptídica. O número de cadeias pode variar de duas até mais de 12, e elas podem ser idênticas ou diferentes. Alguns exemplos bastante comuns são os dímeros, os trímeros e os tetrâmeros, que consistem de duas, três e quatro cadeias polipeptídicas, respectivamente. (O termo genérico para esse tipo de molécula, formado por um pequeno número de subunidades, é oligômero). As cadeias interagem entre si de maneira não covalente (CAMPBELL, 2000).

    A formação e as propriedades de uma proteína com estrutura quaternária podem ser bem exemplificadas na hemoglobina. A hemoglobina tem a estequiometria subunitária α2 β2. As subunidades (α e β) têm sequências de aminoácidos muito parecidas (ambas têm aproximadamente 145 aminoácidos por cadeia), e a conformação de sua cadeia se assemelha à da mioglobina, com a qual também é aparentada filogeneticamente (Klaus Dose, 1982).

    Lipídeos

    Os lipídeos ( do grego lipos, gordura) constituem o quarto grupo principal de moléculas encontradas em todas as células. A característica mais importante dos lipídeos é a natureza apolar , que leva a sua insolubilidade em água.

    Os lipídeos são compostos que ocorrem com bastante frequência na natureza. São encontrados em locais tão diversos como na gema de um ovo e no sistema nervoso humano, e são importantes componentes de membranas de plantas, animais e micróbios. A definição de um lipídeo é baseada na solubilidade. Os lipídeos são (na melhor das hipóteses) pouco solúveis em água e solúveis em solventes orgânicos, como no clorofórmio e na acetona.

    Se classificados de acordo com a sua natureza química, os lipídeos poderão pertencer a dois grupos. Um deles consiste de compostos com cadeia aberta.Com cabeças polares e longas caudas apolares e inclui os ácidos graxos, os triacilgliceróis, os esfingolipídeos, os fosfoacilgliceróis e os glicolipídeos. O segundo grupo consiste de compostos de cadeia cíclica, os esteroides. Um importante representante desse grupo é o colesterol (CAMPBELL, 2000).

    Estrutura do Colesterol

    Ácidos graxos

    Um ácido graxo possui um grupamento carboxila na extremidade polar e uma cadeia de hidrocarbonetos na cauda apolar. Os ácidos graxos são compostos anfipáticos, pois o grupamento carboxílico é hidrofílico e a cauda de hidrocarbonetos é hidrofóbica. O grupamento carboxila pode ionizar-se em condições adequadas (CAMPBELL, 2000). Os ácidos graxos consistem em saturados e insaturados.

    Alguns ácidos graxos possuem uma ou mais ligações duplas isoladas, sendo chamados de “insaturados”. Os ácidos graxos insaturados que ocorrem com mais frequência são o ácido oleico e o ácido linoleico. Dos dois tipos de isômeros cis e trans, nos lipídeos naturais aparece em geral a forma cis (KOOLMAN e ROHM, 2005).

    Triacilgliceróis

    O glicerol é um composto simples que contém três grupamentos de hidroxila. Quando os três grupamentos de álcool formar ligações de éster com ácidos graxos, o composto resultante será um triacilglicerol (o nome antigo desse tipo de composto era triglicerídeo). Os triacilgliceróis não são componentes de membranas (como outros tipos de lipídeos), sendo acumulados em tecido adiposo (principalmente em células adiposas) e constituindo um meio de armazenamento de ácidos graxos, particularmente em animais. Eles servem como estoques concentrados de energia metabólica, e sua oxidação completa fornece aproximadamente 9 kcal/g, em contraste com 4kcal/g para carboidratos e proteínas.(CAMPBELL, 2000).

    Esfingolipídeos

    Os esfingolipídeos não contêm glicerol, mas sim um álcool aminado de cadeia longa, a esfingosina, da qual essa classe de composto retira seu nome. Os esfingolipídeos são encontrados em plantas e animais e são particularmente abundantes no sistema nervoso. As moléculas mais simples desse grupo são as ceramidas, que consistem de um ácido graxo ligado ao grupamento amino da esfingosina por uma ligação amida (CAMPBELL, 2000).

    Fosfolipídeos

    São os principais componentes das membranas biológicas. Sua característica comum é um resíduo de fosfato que se esterifica com o grupo hidroxil do C-3 do glicerol. Por causa desse resíduo, os fosfolipídeos em ph neutro têm pelo menos uma carga negativa. Além da carga negativa do resíduo de fosfato, alguns fosfolipídeos têm outras cargas. A fosfatidil-colina e a fosfatidil-etanolamina são carregadas positivamente no átomo N do aminoálcool. Externamente, esses dois fosfatídeos parecem neutros. Ao contrário, a fosfatidil-serina com uma carga positiva e uma carga negativa nos resíduos de serina e fosfatidil-inositol (sem carga positiva adicional) é, devido ao resíduo de fosfato, carregada negativamente (KOOLMAN e ROHM, 2005).

    Glicolipídeos

    Se um carboidrato estiver ligado a um grupamento álcool de um lipídeo por uma ligação glicosídica, o composto resultante será um glicolipídeo. Com frequência, as ceramidas são as moléculas-mãe dos glicolipídeos, e a ligação glicosídica é formada entre o grupamento álcool primária da ceramida e o açúcar. O composto resultante é chamado de cerebrosídeo. Na maioria dos casos, o açúcar é glicose ou galactose (CAMPBELL, 2000).

    Esteroides

    Os esteroides são lipídeos estruturais presentes nas membranas da maioria das células eucarióticas. A estrutura característica desse quinto grupo de lipídeos de membrana é o núcleo esteroide constituído por quatro anéis fundidos entre si, três deles com seis átomos de carbono e um com cinco. O colesterol, o principal esterol nos tecidos dos animais, é anfipático, com um grupo-cabeça polar e um corpo hidrocarboneto não polar, quase tão longo, em sua forma estendida, como um ácido graxo com 16 carbonos. (COX, LEHNINGER, 2006).

    Carboidratos

    São considerados como os nutrientes mais importantes (mas não essenciais) por estarem sempre presentes em nossa alimentação e representarem a principal fonte de energia para o organismo humano. Eles são classificados pelo número de monômeros que são monossacarídeos (açúcar simples), dissacarídeos (dois açúcares simples), oligossacarídeos (com até 20 monossacarídeos) e polissacarídeos (muitos açúcares simples).

    Carboidrato

    Monossacarídeos

    Como carboidratos compreendem-se os açúcares simples (monossacarídeos), bem como seus oligômeros (oligossacarídeos), geralmente interligados por ligações glicosídicas, e os polímeros (polissacarídeos). Os monossacarídeos são poliálcoois nos quais um grupo alcoólico foi desidrogenado para se formar uma carbonila. De acordo com o número de átomos de C são classificados em trioses, tetroses, pentoses, hexoses, heptoses, etc. De acordo com a posição da carbonila distinguem-se entre aldoses (aldeídos) e cetoses (cetonas). Só poucos representantes dentre os inúmeros compostos do tipo dos carboidratos são de importância fundamental para o bioquímico. Entre eles se encontram incluídas as aldoses e cetonas:

    Aldoses: D-ribose, D-desoxirribose, D-glicose.
    Cetonas: D-ribulose, D-frutose, D-sedo-heptulose. (DOSE KLAUS, 1982).

    A aldopentose mais conhecida é a D-ribose, que é amplamente distribuída com constituinte de RNA e enzimas-nucleotídeos. Nesses componentes, a ribose encontra-se na forma furanose. Como a ribose, também a D-xilose e a L-arabinose raramente aparecem na forma livre. Encontram-se, porém, ambos os açúcares como constituintes de polissacarídeos da parede celular de plantas.

    Entre as aldoexoses, a D-glicose é a de maior importância. Uma considerável parte da biomassa é constituída por polímeros de glicose, principalmente celulose e amido. A D-glicose livre é encontrada em sucos de frutas (açúcar das frutas) e como “açúcares do sangue” em animais superiores. (KOOLMAN e ROHM, 2005).

    Dissacarídeos

    Os dissacarídeos são açúcares formados pela combinação de dois monômeros de hexose, com a perda correspondente de uma molécula de água. Portanto, sua fórmula é C12 H22 O11.

    Um dissacarídeo importante nos mamíferos é a lactose (glicose + galactose), o açúcar do leite (ROBERTIS, 2006).

    A maltose age como o produto de degradação do amido do malte e como produto intermediário da digestão no intestino. Na maltose, o anômero do grupo OH de uma molécula de glicose α-glicosídica está ligado ao C-4 de um segundo resíduo de glicose.

    A lactose (“açúcar do leite”) é o carboidrato mais importante no leite de mamíferos. O leite de vaca tem cerca de 4,5% de lactose. O leite de mulheres tem 7,5%. Na lactose, o grupo OH anômero da β-glicosídica. A molécula de lactose é, por isso, estendida, e ambos os anéis pirano ficam no mesmo plano.

    Os polímeros de carboidratos, principalmente o amido e alguns dissacarídeos, são importantes (mas não essenciais) componentes da alimentação. No intestino, são degradados os monossacarídeos, sendo, assim, absorvidos. A forma de transporte dos carboidratos no sangue de vertebrados é a glicose (“açúcar no sangue”). Ela entra nas células e é degradada em energia (glicólise) ou é transformada em outros metabólicos. Alguns órgãos (principalmente o fígado e os músculos) armazenam glicogênio como polímero de reserva de carboidratos.

    As moléculas de glicogênio são ligadas de forma covalente a uma proteína, a glicogenina. Os polissacarídeos servem, em muitos organismos, também como elementos estruturais. As glicoproteínas são encontradas na forma solúvel também no sangue e formam como partes de proteoglicanos, importantes componentes da substância intercelular.) (KOOLMAN e ROHM, 2005).

    Oligossacarídeos

    No organismo, os oligossacarídeos não estão livres, acham-se sim unidos a lipídios e a proteínas, de modo que fazem parte de glicolipídeos e de glicoproteínas. Estes carboidratos são cadeias – às vezes ramificadas – compostas por distintas combinações de vários tipos de monossacarídeos.

    Os oligossacarídeos glicoproteínas conectam-se com a cadeia proteica por intermédio do grupo OH (ligação O-glicosídica ou ligação O) de uma serina ou de treonina ou por meio do grupo amina (ligação N-glicosídica ou ligação N) de asparagina. A serina, a treonina e a asparagina são aminoácidos.

    No que diz respeito ao oligossacarídeo, nas ligações O-glicosídicas pode intervir uma N-galactosamina e, nos N-glicosídicos, uma N-acetilglicosamina. Portanto, estes monossacarídeos são os mais próximos da proteína. Ao contrário, os ácidos siálicos às vezes se localizam na periferia do oligossacarídeo.

    Os oligossacarídeos unidos por ligações O (isto é, a uma serina ou a uma treonina) podem possuir uma galactose ligada a primeira N-acetilglicosamina. Em seguida, os monossacarídeos restantes combinam-se de forma diferente, segundo o tipo de oligossacarídeo.

    Os oligossacarídeos unidos por meio de ligações N contêm um núcleo pentassacarídico comum, composto por duas N-acetilglicosaminas (uma delas ligada à asparagina) e três manoses. Os monossacarídeos restantes unem-se a este núcleo em combinações; distintas, o que gera uma extensa variedade de oligossacarídeos e, por conseguinte, uma grande diversidade de glicoproteínas. “Devemos assinalar que o número de cadeias oligossacarídeos que se ligam a uma mesma proteína é muito variável” (ROBERTIS, 2006).

    Polissacarídeos

    Os polissacarídeos são bastante encontrados na natureza. De acordo com suas funções, separam-se em três grupos. Os polissacarídeos estruturais dão estabilidade mecânica as células, órgãos ou organismos. Os polissacarídeos que se ligam à água são muito hidratados e impedem o ressecamento de células e tecidos. Os polissacarídeos de reserva servem principalmente como depósitos de carboidratos, dos quais é possível liberar monossacarídeos conforme requeridos. Por sua característica de polímeros, os carboidratos de reserva são osmoticamente menos ativos (têm pouca ação osmótica) e podem ser estocados em grande quantidade dentro das células.

  • Os polissacarídeos importantes
  • Polissacarídeos das bactérias pertencem, além da mureína, os dextranos. Na água, o dextrano forma muco ou gel viscoso, que, após preparo químico, é usado para separação cromatográfica de macromoléculas. O dextran é também utilizado como substituinte de sangue (expansor plasmático) e como alimento.

    Os carboidratos de algas (p. ex., agarose e carregenina) podem também servir como gel. Em Microbiologia, a agarose tem sido de utilidade há mais de cem anos para solidificar o meio de cultura (“ágar-ágar”). A adição de polissacarídeos de alga em cosméticos e em comidas prontas influencia a consistência desses produtos. O amido é carboidrato de reserva vegetal mais importante.

    A quitina, um homopolímero de N-acetilglicosamina com ligações β14, é a substância de suporte mais importante de couraça de insetos e crustáceos e, assim, o sacarídeo mais frequente em animais.

    O glicogênio, o carboidrato de reserva dos animais, é armazenado no fígado e na musculatura. A síntese e a degradação do glicogênio estão sob um controle complexo através de hormônios e outros fatores (KOOLMAN e ROHM, 2005).

    Vídeo da UNIDADE III

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    Núcleo e Ciclo Celular

    Conhecimento

    Compreender a importância do núcleo e o do ciclo celular para o processo de renovação das células.

    Habilidade

    Identificar as estruturas do núcleo e os principais processos do ciclo celular.

    Atitude

    Reconhecer o núcleo e as etapas do ciclo celular, como sendo de fundamental importância para as atividades da célula.

    Núcleo

    O núcleo é a maior organela da célula, mas é visível somente quando ela não está em divisão (interfase), ele ocupa 10% do volume total de uma célula. No núcleo está contido o genoma, uma espécie de banco de dados da célula contendo toda a informação genética (código genético), que está codificada nas moléculas do ácido desoxirribonucleico (DNA). O núcleo celular tem a função de controlar, através do seu código genético, as funções celulares.

    Apenas uma pequena porção de DNA encontra-se fora do núcleo, estando presente nas mitocôndrias e nos cloroplastos. Além disso, no núcleo estão os mecanismos de síntese do ácido ribonucleico (RNA), e o nucléolo que nele reside é o local da montagem das subunidades ribossômicas.

    A célula, durante seu período de vida ou ciclo celular, passa por uma sequência de acontecimentos, ocorrendo dois processos fisiológicos e morfológicos específicos: a interfase (I) que compreende o período em que a célula está se preparando para e divisão celular e a mitose (M) que é o período em que ocorre a divisão celular. Assim, de acordo com a fase em que a célula se encontra, distinguem-se o núcleo interfásico e o núcleo mitótico.

    O núcleo interfásico é composto pelo carioteca ou envoltório nuclear, que o separa do citoplasma, sendo responsável pela manutenção do núcleo e permitindo que a célula controle o acesso ao seu material genético; cromatina (que contém o material genético da célula); nucléolo (centro da síntese do RNA ribossômico RNAr); nucleoplasma (que contém macromoléculas e partículas do núcleo envolvidas na manutenção da célula). Além disso, o envoltório nuclear apresenta várias perfurações denominadas poros, que comunicam o interior do núcleo com o citosol.

    O tamanho do núcleo varia de acordo com o metabolismo e com a quantidade de DNA e proteínas dentro dele. Assim, células que metabolizam muito têm núcleos mais volumosos.

    Núcleo
  • Envoltório nuclear ou carioteca
  • O envoltório nuclear é constituído por duas unidades de membranas lipídicas paralelas: a membrana nuclear interna e a membrana nuclear externa, que estão separadas uma da outra por um espaço denominado cisterna perinuclear. A membrana interna está em contato com a lâmina nuclear, que é uma malha delgada de filamentos laminares. A lâmina nuclear confere resistência ao envoltório nuclear, dando sustentação à bicamada lipídica e à cromatina nuclear, e estabelece sua forma, geralmente esférica. A membrana externa está voltada para o citoplasma e continua com o retículo endoplasmático granular (REG), o que lhe confere uma grande quantidade de ribossomos aderidos a sua superfície, cuja função é sintetizar proteínas destinadas às membranas nucleares externas e internas.

  • Poros nucleares
  • Ao contrário das demais membranas, o envoltório nuclear não é continuo, e em alguns pontos a junção da membrana externa com a membrana interna leva ao aparecimento de poros. Esses poros por sua vez estabelecerão os sítios de comunicação entre o núcleo e o citoplasma.

    Segundo de Robertis (2006) o envoltório nucelar possui cerca de 3000 a 4000 poros, que são constituídos aproximadamente por mais de 100 moléculas de proteínas, denominadas nucleoproteínas compondo uma estrutura denominada complexo do poro. O envoltório nuclear consta dos seguintes elementos: oito colunas proteicas, formando uma parede cilíndrica na qual a membrana externa do envoltório nucelar continua com a membrana interna; proteínas de ancoragem, que amarram as colunas proteicas ao envoltório nuclear; proteínas radiais, que surgem das colunas e dirigem-se para o centro, por terem a capacidade de se encurtarem e se alongarem, transformando o complexo do poro em um diafragma que se dilata em diâmetros superiores a 26nm, permitindo a passagem de macromoléculas; fibrilas proteicas, se oriunda das aberturas interna e externa do complexo e se projetam para o nucleoplasma e o citosol, respectivamente.

    O transporte de moléculas através dos complexos de poros tanto dar-se por meio de transporte passivo, no caso de moléculas com até 9 mm de diâmetro atravessam facilmente o complexo do poro nos dois sentidos, e transporte ativo, onde a maioria das proteínas e RNAs, por serem grandes demais, se difundem seletivamente através de um processo de transporte mediado por receptor (JUNQUEIRA e CARNEIRO, 2005).

  • Cromatina (do grego crom, cor)
  • Com exceção dos nucléolos, é toda a porção do núcleo que se cora e é visível ao microscópio de luz. A cromatina é um complexo formado de DNA, proteínas (histonas e não histonas) e cerca de 3% de RNA. A cromatina representa os cromossomos desespiralados e distendidos do núcleo na interfase. O estado de condensação da cromatina varia de acordo com o ciclo celular. Na interfase, a cromatina encontra-se dispersa pelo núcleo sob a forma de uma massa amorfa, enquanto que na metáfase a cromatina organiza-se em estruturas compactas denominadas cromossomas cada cromossomo é constituído por uma molécula muito longa de DNA. O cromossomo e a cromatina constituem dois aspectos morfológicos e fisiológicos da mesma estrutura.

    Segundo Bolsover, Hyams, Shephard, et all (2005), a cromatina no núcleo das células em interfase distingue-se em dois tipos: a Eucromatina de coloração clara, parte do DNA da célula que está ativamente sendo transcrita em RNA; a Heterocromatina, a forma condensada, que representa a parte inativa do genoma onde não está ocorrendo a síntese de RNA.

  • Cromossomos
  • É formado por uma molécula muito longa de DNA associada a diversas proteínas. Durante a mitose e a meiose, quando a célula deixa o estado de interfase, as fibras de cromatina ficam fortemente condensadas, formando os cromossomos.

    As células somáticas humanas possuem 46 cromossomos representados por 23 pares de cromossomos, com os mesmos genes na mesma sequência. No momento da fecundação, um membro de cada um dos pares provém da mãe (ovócito) e outro do pai (espermatozoide). Dos 23 pares, 22 são autossomos e o par restante, que determina o sexo, constitui os cromossomos sexuais.

    Segundo Bolsover, Hyams, Shephard, et all (2005), se o DNA em um cromossomo humano fosse esticado, ele teria uns 5 cm de cumprimento, logo os 46 cromossomos representariam cerca de 2m de DNA. Para que grandes quantidades de DNA possam estar contidas no núcleo, o DNA é enrolado sobre si mesmo por meio de proteínas que o tornam compacto.

  • Proteínas Histonas e não histônicas
  • As histonas são fundamentais no enrolamento da cromatina. Existem cinco tipos de histonas: H1, H2A, H2B, H3 e H4. As quatro últimas recebem o nome de histonas nucleossômicas, porque a molécula de DNA se enrola em torno dela para formar os nucleossomos, que é a unidade estrutural básica da cromatina. Cada nucleossomo é constituído por 200 pares de base (pb) de DNA que estão associados a duas moléculas de cada uma das quatro últimas histonas diferentes (H2A, H2B, H3 e H4). Esse primeiro nível de compactação da cromatina apresenta 10 mm de diâmetro.A histona H1 participa do segundo nível de compactação da cromatina, tornando-a cromatina mais espessa com 30 mm; a H1 une-se a um DNA de ligação e junta os nucleossomos, tornando o DNA ainda mais helicoidal.

    As proteínas não histônicas são extremamente variáveis, podendo estar ligadas ao DNA ou dispersas no citoplasma, constituindo um grupo muito heterogêneo, existindo mais de 1.000 tipos diferentes, nos quais estão incluídas todas as proteínas nucleares com exceção das histonas. Elas atuam em uma série de processos, entre os quais a replicação do DNA, a regulação da expressão gênica e a condensação cromossômica.

    Os nucleossomos estão separados por seguimentos de DNA espaçadores de comprimento variável, contendo entre 20 e 60 pares de nucleotídeos. A alternância dos nucleossomas com os seguimentos espaçadores dá à cromatina a aparência de um colar de contas. A análise bioquímica revela que esse colar é constituído pelo octâmero das histonas H2A, H2B, H3 e H4.

  • DNA ou Ácido Desoxirribonucleico
  • Segundo Delamarche, Dufour, Multon et all (2006), o DNA é uma longa molécula que contém informação genética da célula e do organismo.

    O nome complicado do DNA, ácido desoxirribonucleico, é dado pelo açúcar que está presente em sua molécula, a desoxirribose, formada por um anel de átomos de carbono e oxigênio. Ligado ao átomo de carbono de número 5 do açúcar aparece o grupo fosfato carregado com carga negativa. Isso torna os nucleotídeos, bem como toda a molécula de DNA, negativos.

    Cada célula de organismo contém as mesmas moléculas de DNA (salvo caso de algumas doenças). Estruturalmente a unidade básica do DNA é o nucleotídeo, que é composto por três elementos:

    • Um radical fosfato;
    • Um açúcar, a desoxirribose;
    • Uma base nitrogenada.

    O DNA é uma sucessão de quatro tipos de bases diferentes a adenina (A) e guanina (G) que são as bases purínicas; a timina (T) e a citosina (C) que são as bases pirimídicas. A adenina de uma cadeia liga-se à timina de outra cadeia e vice-versa, enquanto a guanina de uma cadeia liga-se a outra cadeia de citosina e vice-versa. A combinação pela formação de ligações de hidrogênio entre as duas cadeias de nucleotídeos (polinucleotídeos) estabelece uma dupla hélice de DNA.

    As informações genéticas transmitida de uma geração de células para outra ficam em locais específicos do DNA, chamados genes. O gene é a sequência de DNA que contém as informações necessárias para gerar uma molécula de RNA e se corresponder a um RNA mensageiro. A partir dele elabora uma nova proteína. A sequência de aminoácido da proteína é determinada pela maneira como estão dispostas as bases que constituem o gene.

    Um aminoácido é determinado por uma trinca de nucleotídeo, também chamado de códon. Tendo em vista que há quatro tipos de nucleotídeos, o número de códons possível é de 64 (43 = 64). O conjunto de 64 códons leva o nome de código genético.

    Segundo De Robertis (2006), calcula-se que existam cerca de 30.000 genes distribuídos nos 46 cromossomas das células humanas.

    Como o DNA não pode sair do núcleo da célula, um ácido nucléico intermediário pode sair do núcleo para o citosol, para que haja a síntese proteica. É ai que entra em ação o RNA ou ácido Ribonucleico.

    Desoxirribonucleico
  • RNA ou Ácido Ribonucleico
  • É um tipo de ácido nucleico, que participa juntamente com o DNA no controle da síntese de proteínas. Quando determinada proteína precisa ser fabricada na célula, seu arquivo específico é copiado em um “disquete”, o RNA, que é, então, transportado para o citoplasma.

    É encontrado principalmente no nucléolo (estrutura nuclear) e no citoplasma, havendo muito pouco nos cromossomos.

  • Estrutura da molécula do RNA
  • É constituído por sequências de nucleotídeos. Cada nucleotídeo é formado por uma base nitrogenada, uma pentose e um grupo fosfato. A base nitrogenada que diferencia o RNA é a uracila (U) em vez de Timina (T); o açúcar presente é a ribose, em vez de desoxirribose, que apresenta um grupo OH ligado ao carbono 2’.

    A síntese dos três tipos de RNA é catalisada por três enzimas diferentes denominadas polimerases: o RNA mensageiro (RNAm) pela RNA polimerase II; O RNA de transferência (RNAt) pela RNA polimerase III; O RNA ribossômico (RNAr) pela RNA polimerase I. Em geral, o mecanismo de transcrição é o mesmo para os três tipos de RNA.

  • RNA Mensageiro
  • Sua função é transportar o código genético do núcleo para o citoplasma, onde age como molde para a síntese de proteína.

    Já que o DNA não pode sair do núcleo da célula e como a síntese proteica ocorre no citoplasma, é necessário que essas informações sejam transferidas do núcleo para o citosol. Para isso é necessário que haja a intervenção de uma molécula intermediária. Trata-se do RNA mensageiro. Desta forma, no núcleo, o DNA determina a sequência dos nucleotídeos do RNAm e, no citoplasma, o RNAm estabelece a ordem dos aminoácidos da proteína. Cada proteína corresponde a um gene. As proteínas sintetizadas pela célula possuem várias funções enzimáticas, hormonais, estruturais e outras.

    Uma molécula de RNAm consiste de uma série de códons correspondentes a determinados aminoácidos. Ela também possui um códon de partida (AUG) que é necessário para iniciar uma síntese proteica e um ou mais códons de terminação (UUA, UAG ou UGA) que agem interrompendo a síntese proteica. (Clique e veja a figura).

  • RNA de Transferência
  • É uma pequena molécula de RNA produzida a partir do DNA pela polimerase III. Possui na sua molécula uma região chamada anticódon que interage com o códon específico localizado na molécula de RNA mensageiro. Por exemplo, se o códon for AAA, o anticódon será UUU, e o aminoácido formado será a lisina. Sua função é extrair os aminoácidos do citosol e conduzi-los ao ribossomo na ordem marcada pelos nucleotídeos do RNAm, que são os modelos do sistema.

    O RNAt fixa-se sobre o ribossomo, na medida em que o RNAt conduz um códon reconhecido; o RNAt seguinte coloca-se ao lado do primeiro levando o seu códon. Então é feita a ligação entre os dois aminoácidos vizinhos, e o primeiro RNA deixa o ribossomo. O ribossomo então se desloca de um códon para que o RNAt seguinte possa trazer seu aminoácido. Esse processo chamado de tradução repete-se até que a proteína seja completamente sintetizada (DELAMARCHE, DUFOUR, MULTON et all. 2006).

  • RNA Ribossômico
  • O RNA ribossômico é sintetizado na região fibrilar no nucléolo pela RNA polimerase I, e associa-se a proteínas e enzimas para formar os ribossomos. Ele corresponde a 85% do RNA total da célula.

    Os ribossomos constam de quatro RNAr diferentes entre si e numerosas proteínas e, como já vimos anteriormente, quando associados à fita de RNA, juntam os aminoácidos do citoplasma para sintetizar cadeias de proteínas.

  • Transcrição
  • Acontece no núcleo e consiste na síntese de uma molécula de RNA a partir de gene. A transcrição ocorre quando duas moléculas de DNA são rompidas por meio da ação de uma enzima, a RNA polimerase II. Com isso ocorre a desespiralação de uma região da dupla hélice do DNA e outros nucleotídeos são aglomerados na cadeia de RNAm.

    A transcrição começa com uma trinca correspondente ao códon AUG e acaba quando a enzima polimerase II reconhece um sítio de término complementar aos códons de terminação UAA, UAG ou UGA.

    O transcrito primário é uma molécula muito longa de RNA e com uma fita única contendo seguimentos codificadores (éxons) e não codificadores (íntrons), por meio de uma série de procedimentos que envolve proteínas de processamento nuclear os seguimentos não-codificadores são removidos, deixando o RNAm pronto para ser transportado para fora do núcleo através dos complexos de poros nucleares (GARTNER e HIATT 2003).

    Como podemos perceber, a síntese de RNA é denominada transcrição; já a síntese de proteínas, cujo molde é o RNAm, leva o nome de tradução do RNAm.

    Tradução do RNAm
    DNA RNA
    Pentose Desoxirribose Ribose
    Bases Púricas Adenina e Guanina Adenina e Guanina
    Bases Pirimídicas Citosina e Timina Citosina e Uracila
    Estruturas Duas cadeias Helicoidais Uma cadeia
    Enzima Hidrolítica Desoxirribonuclease DNAase Ribonuclease RNAase
    Origem Replicação Transcrição
    Enzima Sintética DNA - polimerase RNA - polimerase
    Função Informação Genética Síntese de Proteínas


  • Nucléolo
  • É uma estrutura não limitada por membrana, situada dentro do núcleo, observada somente na interfase. Está envolvida com a síntese do RNAr e com a montagem das subunidades ribossômicas, pequenas e grandes.

    Sua forma e organização estrutural dependem de sua atividade funcional. Em células que apresentam alta atividade de produção de ribossomos, os nucléolos são geralmente grandes e complexos; em células que estão ativamente sintetizando proteínas, o nucléolo pode ocupar 25% do volume nuclear.

    Segundo Gartner e Hiatt (2003), foram descritas quatro áreas distintas no nucléolo: um centro fibrilar, contendo DNA que não está sendo transcrito; a parte fibribosa, que contem RNAs que estão sendo transcritos; a parte granulosa, onde estão reunidas as subunidades ribossômicas em maturação; a matriz do nucléolo, uma malha de fibras ativas na organização do nucléolo.


  • Nucleoplasma
  • Conhecido como cariolinfa, hialoplasma nuclear ou suco nuclear, é constituído de proteínas, RNAs, nucleotídeos e íons em que estão mergulhados os nucléolos e a cromatina.

    Segundo Junqueira e Carneiro (2005), a maioria das proteínas do nucleoplasma são enzimas que estão envolvidas com a transcrição e com a duplicação do DNA, como as RNA-polimerases, DNA-polimerases, topoisomerases, helicases, entre outras.

    Ciclo Celular

    Ao contrário do que se pensa o processo de crescimento de um tecido, de um órgão ou de todo um organismo pluricelular se dá pela multiplicação do número de suas células e não pelo crescimento destas. É um processo cíclico que ocorre durante toda vida. Compreende os processos que ocorrem desde a formação de uma célula até a sua própria divisão em duas células-filhas, todas iguais entre si. O ciclo celular está dividido em dois grandes eventos principais a mitose, período em que a célula divide seu núcleo e citoplasma, dando origem a duas células-filhas; e interfase, compreendida entre duas divisões sucessivas, em que a célula aumenta seu tamanho e conteúdo e se prepara para nova divisão.

    Interfase

    Período entre os eventos mitóticos. É na interfase que ocorre a duplicação dos componentes da célula-mãe, em especial a duplicação ou replicação do DNA. Está subdividida em três fases:

  • Fase G1(gap) – é um período de crescimento celular, de reinício da síntese de RNA e de outros eventos preparatórios para a mitose seguinte. É o intervalo de tempo que transcorre desde o fim da mitose até o início da síntese de DNA. Nesta fase as células sintetizam RNA, proteínas reguladoras para replicação do DNA, assim como enzimas para efetuar estas atividades de síntese. O volume celular que foi reduzido pela metade na divisão celular durante a mitose, retorna ao normal. Além disso, os nucléolos são refeitos durante essa fase, que dura em média 5 horas.
  • Fase S - Período em que ocorre a duplicação ou síntese de DNA. Todas as nucleoproteínas necessárias, incluindo as histonas, são importadas e incorporadas pela molécula de DNA. Nessa fase as células passam a conter o dobro de seu complemento normal de DNA, e as células autossômicas que contém quantidade diploide (2n) são duplicadas para (4n). A fase dura aproximadamente 7 horas.
  • Fase G2– É o período entre o término da síntese de DNA e o início da mitose. Nesta fase o RNA e as proteínas essências para a divisão celular são sintetizados. Dura aproximadamente 3 horas.
  • Interfase

    Segundo De Robertis (2006), a duração do ciclo varia muito de um tipo de célula para outra. Em uma célula cultivada de mamífero, com um tempo de 16 horas, a fase G1 dura 5 horas; a fase S, 7 horas; a fase G2, 3 horas e a fase M - mitótica 1 hora.

    Segundo Junqueira e Carneiro (2005) a interfase não é um período de “repouso celular”, como se pensava. Pelo contrário, é um período de intensa atividade metabólica, afinal, nela não ocorre somente o crescimento celular, como também são operados mecanismos fundamentais para o controle coordenado do ciclo celular.

    Mitose

    É o processo de divisão celular que resulta na formação de duas células-filhas idênticas. Primeiramente o material do núcleo é dividido em um processo denominado cariocinese, seguindo-se a divisão do citoplasma denominada citocinese. A mitose divide-se em cinco etapas distintas: prófase, prometáfase, metáfase, anáfase e telófase (GARTNER e HIATT 2003).

    Prófase – Durante a prófase os cromossomos se condensam e o nucléolo desaparece. Os cromossomos duplicados no interior do núcleo tornam-se visivelmente individualizados apresentando duas moléculas de DNA chamadas cromátides, as quais carregam o material genético duplicado na interfase anterior. Enquanto isso, no citoplasma, os centrossomos se duplicam formando o fuso mitótico, um conjunto de feixes de microtúbulos com a função de separar os cromossomas durante a divisão celular. Os microtúbulos surgem de ambos os centrossomos, os quais se distanciam uns dos outros para os polos opostos da célula.

    Prófase

    Por estar situado no citoplasma o fuso fica impossibilitado de separar os cromossomas que se encontram no núcleo celular. Dar-se então início a outro processo.

    Prometáfase – É a transição entre a prófase e a metáfase. É a fase em que os cromossomas entram em contato com o fuso, e isso ocorre devido à fragmentação do envoltório nuclear. Com isso os cromossomos ficam soltos no citoplasma podendo então se ligar ao fuso.

    Para que o cromossomo se ligue ao fuso, o seu centrômero - região mais condensada do cromossomo, normalmente no meio deste, onde as cromátides-irmãs entram em contato–surge uma estrutura proteica chamada de cinetócoro, onde se ligam os microtúbulos do fuso mitótico. Embora os cromossomas estejam ligados ao fuso, percebe-se que há uma desorganização, e esta organização será a próxima etapa da mitose.

    Prometáfase.

    É comum em alguns livros não ter a prometáfase como uma fase específica da mitose. Desta forma, todos os eventos nela ocorridos acabam fazendo parte da prófase.

    Metáfase – Na metáfase os cromossomos atingem o estado de condensação máxima e, portanto, é o momento em que as duas cromátides se tornam mais visíveis ao microscópio óptico. Começa quando os cromossomos recém-duplicados se alinham no meio da célula, formando a chamada placa equatorial ou placa metafásica. Após concluir que todos os cromossomos estão devidamente alinhados, a coesina, proteína que mantém as cromátides-irmãs ligadas entre si, é retirada, ficando tudo preparado para que na próxima etapa as cromátides-irmãs possam ser separadas.

    Metáfase

    Anáfase – Ocorre a ruptura da placa metafásica com a separação e a imigração das cromátides para polos opostos do fuso mitódico, passando agora a ser chamadas de cromossomos-filhos.

    Segundo Gartner e Hiatt (2003), o movimento das cromátides em direção do polo pode resultar do encurtamento dos microtúbulos causados pela despolimerização do fuso.

    Início da Anáfase

    Telófase – A célula descompacta o DNA, para que ela possa voltar as suas atividades normais transcrevendo os seus genes. Além disso, reconstituem-se o núcleo e o envoltório nuclear, desaparece o fuso mitótico e o cromossomo é reespiralado em cromatina.

    Telófase

    No final da telófase, embora muitas vezes tenha início na anáfase, ocorre a citocinese, que é a divisão do citoplasma. Segundo Junqueira e Carneiro (2005),na célula animal, forma-se uma constrição, na altura da placa metafásica da célula-mãe, que vai progredindo e termina por dividir o citoplasma, levando à separação das duas células-filhas, cada uma delas recebendo partes iguais do conteúdo citoplasmático. Cada célula-filha que resulta da mitose é idêntica em todos os aspectos, incluindo todo genoma, e cada filha possui um número diploide (2n) de cromossomos.

    Citocinese

    Meiose

    As células somáticas passam por um processo de divisão que gera duas células-filhas idênticas à célula-mãe. Já as células germinativas, que dão origem aos gametas – ovócitos e espermatozoides - resultam da divisão de uma célula germinativa diploide em células haploides, ou seja, células que recebem apenas um cromossomo de cada par de homólogos e que apresentam, então, só a metade do número de cromossomos encontrados nas células somáticas.

    Para que ocorra a redução do número cromossômico, é necessário que aconteça duas divisões celulares sucessivas: Meiose I e Meiose II.

    Meiose

    Meiose I ou divisão de redução

    Há a separação dos pares de cromossomos homólogos, reduzindo, desta maneira o número de diploide (2n) para haploide (1n). A meiose I segue a seguinte sequência.

    Prófase I – Começa após a duplicação do DNA para 4n, na fase S, e está divida em cinco fases: Leptóteno, os cromossomos individuais compostos por duas cromátides unidas no centrômero, começam a se condensar formando longas fitas no núcleo; Zigóteno, os cromossomos homólogos são emparelhados por meio de um processo chamadosinapse; Paquíteno, os cromossomos homólogos se fixam, ocorrendo a troca de DNA que é denominada permuta, crossing over ou recombinação genética; Diplóteno, os cromossomos começam a se separar revelando seus quiasmas que são fragmentos dos cromossomos homólogos que permanecem ligados; Diacinese, que caracteriza pelo afastamento dos cromossomas homólogos.

    Durante a diacinese acontece uma condensação máxima dos cromossomos, o desaparecimento do nucléolo e do envoltório nuclear, deixando os cromossomos livres no citoplasma.

    LEPTÓTENO ZIGÓTENO PAQUÍTENO
    DIPLOTENO DIACINESE

    Tabela de Fases da Meiose I

    Metáfase I – Caracteriza-se por pares homólogos de cromossomos alterados geneticamente, cada um composto por duas cromátides, que se alinham formando a placa metafásica.

    Metáfase I

    Anáfase I – É quando os pares homólogos dos cromossomos começam a se afastar, dando inicio sua migração para polos opostos. Cada cromossomo ainda é constituído por duas cromátides.


    Anáfase I

    Telófase I – Assim como na telófase da mitose, os cromossomos em migração, cada um constituído por dois cromátides, chegam aos polos, o núcleo forma-se de novo e se dá a citocinese, originando duas células-filhas. Na telófase I a célula irá possuir 23 cromossomos, mas como cada cromossomo é composto por duas cromátides, o conteúdo do DNA ainda é diploide. Cada uma das duas células formadas entra na meiose II.

    Telófase I

    Meiose II ou divisão equatorial

    É bem semelhante à mitose, a única diferença é que a mitose ocorre de modo diploide (2n) e na meiose II tudo está na forma haploide (1n), formando quatro células-filhas. Caracteriza-se pela presença de quatro etapas.

    Prófase II - Aumenta o volume da célula, desaparecem as estruturas celulares, como envoltório nuclear, formação do fuso e organização dos cromossomos.

    Prófase II

    Metáfase II – Os cromossomos ligados ao fuso alinham-se no centro da célula formando placa equatorial.

    Metáfase II

    Anáfase II - Ocorre a divisão do centrômero e as cromátides-irmãs de cada cromossomo são separadas e tracionadas para os polos opostos da célula.

    Anáfase II

    Telófase II – Cada um dos polos da célula recebe um jogo haploide de cromátides que passam a se chamar cromossomos. Há a formação de um novo envoltório nuclear em torno de cada conjunto cromossômico haploide. Em seguida, pela divisão do citoplasma, ou citocinese, dá origem a quatro células haploides e põe fim à meiose.

    Telófase II

    Diferenças entre a mitose e meiose

    Segundo De Robertis (2006), existem diferenças essenciais entre elas. Podemos destacar:

    Mitose ocorre nas células somáticas e meiose nas células sexuais.

    Na mitose a divisão da célula vai produzir uma célula com a mesma quantidade de DNA da célula-mãe e um mesmo número diploide de cromossomos. Na meiose cada replicação do DNA é seguida por duas divisões celulares – meiose I e II – que resultam quatro células haploides contendo a metade do DNA.

    Diferenças entre meiose e mitose

    Apoptose

    Também denominada de morte celular programada. A apoptose caracteriza-se por um conjunto de alterações morfológicas e fisiológicas na célula. Essas alterações são desencadeadas por uma família de proteases chamadas caspases. São essas enzimas que causam a quebra de várias proteínas, deixando as células estruturalmente desorganizadas.

    Segundo Junqueira e Carneiro (2005) uma célula com apoptose sofre as seguintes transformações: fragmentação do DNA, decorrente da clivagem entre os nucleossomos, a condensação da cromatina e a fragmentação nuclear em pequenos núcleos, o que dá à célula um aspecto granulado. A célula então se contrai e se fragmenta em numerosas vesículas revestidas por membranas denominadas corpos apoptóticos. Como esses corpos são revestidos por membranas, acabam sendo reconhecidos e fagocitados por macrófagos ou por células vizinhas sem que haja extravasamento do material interno da vesícula, o que normalmente podem causar inflamação.

    O equilíbrio entre as células que morrem e aquelas que se dividem permitem a sobrevivência do indivíduo.

    Vídeo da UNINDADE IV

    5

    Células Musculares

    Conhecimento

    Conhecer os diferentes tipos de células que compõem o tecido muscular.

    Habilidade

    Diferenciar as principais características das células musculares.

    Atitude

    Interessar-se pelo processo de regeneração e hipertrofia das fibras musculares.

    Introdução

    Histologia é a ciência que estuda os conjuntos de células do organismo distribuídas de forma regular e específica, possuindo estrutura e função semelhantes. A essas células damos o nome de Tecidos (JUNQUEIRA e CARNEIRO, 2011).

    Os tecidos são conjuntos de células que compartilham características morfológicas e funcionais. Nos organismos multicelulares dos animais os tecidos podem ser classificados pela origem embriológica, diferenciação morfológica e especialização funcional, sendo os principais o tecido epitelial, conjuntivo, nervoso e muscular.

    Durante a formação do embrião algumas células sofrem modificações e adquirem a capacidade de realizar contração. Tais células são os mioblastos, células que darão origem aos três tipos de células musculares, são elas as células musculares estriadas esqueléticas, células musculares estriadas cardíacas e as células musculares lisas. As células desses tecidos possuem características em comum, mas também estruturas histológicas particulares.

    O tecido muscular é constituído por células alongadas, grandes quantidades de filamentos citoplasmáticos de proteínas contrateis e utilizam a energia do ATP.

    As células musculares podem ser chamadas de miócitos e por serem estreitas e longas podem também ser chamadas de fibras. Possuem nomenclaturas especificas para as estruturas comuns às demais células do organismo. A membrana plasmática é a sarcolema, o citoplasma é o sarcoplasma, o reticulo endoplasmático é o sarcoplasmático, mitocôndrias são os sarcossomos e as proteínas contrateis do sarcoplasma são os miofilamentos.

    Histologia das células musculares

    As células dos músculos são alongadas, e estes são denominados estriados ou lisos, dependendo da presença ou ausência de proteínas contrateis miofibrilares, que se repetem regularmente e formam os miofilamentos.

    O microscópio eletrônico revela a presença de filamentos finos de actina e filamentos grossos de miosina dispostos longitudinalmente nas miofibrilas e organizados numa distribuição simétrica e paralela.

    Há dois tipos de músculos estriados: esquelético, que constitui a maior parte da massa dos músculos voluntários do corpo, e o músculo cardíaco, limitando-se quase exclusivamente ao coração. Os músculos lisos estão localizados nas paredes dos vasos sanguíneos e das vísceras, assim como na derme da pele.

    Frequentemente, são usados termos exclusivos para descrever os componentes das células musculares. Assim, a membrana da célula muscular é denominada sarcolema; o citoplasma, sarcoplasma; o retículo endoplasmático liso, retículo sarcoplasmático. Como as células musculares são muito mais longas do que largas, são denominadas fibras musculares.

  • Tecido muscular esquelético
  • Os componentes de tecido conjuntivo dos músculos esqueléticos estão arrumados para facilitar a transferência da força contrátil para as fixações do músculo. O músculo como um todo é envolvido por uma bainha de tecido conjuntivo denso, chamado epimísio. A partir do epimísio, septos estendem-se para dentro e dividem o interior do músculo em fascículos (feixes) de fibras musculares. Os septos que circundam os fascículos como bainhas fibrosas são conhecidas como perimísio. Eles transportam vasos sanguíneos, linfáticos e nervos para dentro, a partir do epimísio. Por último, delicadas divisões de tecido conjuntivo que se estendem do perimísio para dentro de fascículos individuais embainham intimamente cada fibra. Estas divisões intrafasciculares relativamente finas contêm capilares e fibras nervosas, e constituem o endomísio.

    Tecido Muscular Esquelético
  • Fibras musculares esqueléticas
  • As fibras musculares esqueléticas são longas e cilíndricas, com extremidades arredondadas. Cada fibra muscular contém muitos núcleos, de modo que as fibras musculares esqueléticas são células multinucleadas. Os núcleos relativamente longos ocupam uma posição periférica justamente abaixo da superfície celular.

    Fibras musculares esqueléticas

    As bandas escuras são denominadas bandas A (anisotrópicas) e as bandas claras bandas I (isotrópicas). O centro de cada banda A está ocupado por uma área clara, a banda H, que está dividida ao meio por uma delgada linha M. cada banda I é dividida ao meio por uma delgada linha escura, o disco Z (linha Z). A região da miofibrila entre dois discos Z sucessivos, denominada sarcômero, é considerada a unidade contrátil das fibras musculares esqueléticas.

    Músculo Esquelético
  • Tecido muscular cardíaco
  • O tecido muscular cardíaco, que embora estriado é involuntário, constitui as paredes musculares do coração. Algum tecido muscular cardíaco está presente nas paredes da veia pulmonar e da veia cava superior.

    Fibras musculares cardíacas

    Fibras musculares cardíacas

    As fibras musculares cardíacas são basicamente cadeias ramificadas de células musculares cardíacas, unidas por suas extremidades através de três tipos de junções celulares. Estas fibras têm o mesmo padrão geral de estriações que as fibras musculares esqueléticas, porém são atravessadas por discos intercalares, estruturas que são exclusivas das fibras musculares cardíacas. A maioria das células musculares cardíacas tem um único núcleo. Algumas delas têm dois.

  • Tecido muscular liso
  • Quando o tecido muscular liso está presente na parede de tubos e outras vísceras ocas, ele está comumente organizado em camadas. Nestas camadas, feixes de fibras musculares lisas estão circundadas por tecido conjuntivo frouxo, que transportam capilares e fibras nervosas eferentes autônomas para as fibras musculares. A contração do tecido muscular liso é involuntária, como no tecido muscular cardíaco. Além do mais, as células musculares lisas são individualmente capazes de manter o tônus mais ou menos indefinidamente.

  • Fibra muscular lisa
  • Cada fibra é alongada e afilada com um núcleo central em forma de bastão e sem estriações. O comprimento da fibra depende de onde ela está situada. Assim, as fibras musculares lisas em pequenos vasos sanguíneos são mais curtas do que aquelas na parede uterina durante uma gestação.

    Fibra muscular lisa

    O quadro a seguir apresenta as características de cada um dos tipos de células musculares:

    TECIDO ESQUELÉTICO TECIDO LISO TECIDO CARDÍACO
    TIPOS DE CÉLULA Células longas, cilíndricas e estriadas. Células alongadas de extremidade afilada (em forma de fuso). Células ramificadas, alongadas e unidas através dos discos intercalares, com um núcleo em seu centro.
    TIPO DE CONTRAÇÃO Voluntária e vigorosa. Involuntária e lenta. Involuntária e vigorosa.
    CONSTITUIÇÃO Constituídos pela união de fibras, formando sincício (fusão de várias células) Possuem um núcleo central, fibras delgadas e lisas. Fibras parecidas com o tecido esquelético que lhe dão aparência estriada.

  • Regeneração do tecido muscular
  • No adulto, os três tipos de tecido muscular exibem diferenças na capacidade generativa após uma lesão que produza destruição do músculo.

    O músculo cardíaco não se regenera. Nas lesões do coração, como infartos, por exemplo, as partes destruídas são invadidas por fibroblastos que produzem fibras colágenas, formando uma cicatriz de tecido conjuntivo denso.

    Apesar das células do músculo esquelético não terem a capacidade para desenvolver atividade mitótica, este tecido pode regenerar-se por causa da presença de células satélites. Estas podem apresentar atividade mitótica à hiperplasia, subsequente a uma lesão do músculo. Em certas condições, como “aumento da massa muscular”, as células satélites podem fundir-se com as células musculares existentes, aumentando a massa muscular durante a hipertrofia do músculo esquelético.

    As células musculares lisas retêm sua capacidade mitótica para formar mais células musculares lisas. Esta capacidade é especialmente evidente no útero grávido, no qual a parede muscular torna-se mais espessa pela hipertrofia de células individuais e hiperplasia derivada da atividade mitótica das células musculares lisas. Pequenos defeitos, subsequentes a uma lesão, podem resultar na formação de novas células musculares lisas. Estas novas células podem provir da atividade mitótica de células musculares lisas existentes, como no trato gastrointestinal e urinário, ou de diferenciação de pericitos, relativamente indiferenciados, que acompanham alguns vasos sanguíneos.

    Explicando melhor com a pesquisa

    Sugerimos a leitura do artigo Células-Tronco: uma breve revisão, de Verônica Ferreira de Souza, Leonardo Muniz Carvalho Lima, Sílvia Regina de Almeida Reis, et all. Os autores fazem uma análise sobre estudos realizados com células-tronco e sua utilização na terapia de várias doenças, tais como diabetes, cardiopatias, câncer e mal de Alzheimer. Os resultados obtidos até então foram bastante promissores, o que faz muitos autores acreditarem que as células-tronco representam a terapia do futuro, podendo significar a cura dessas doenças.

    Propomos também o artigo Células-Tronco: Esperança para a vida, os autores discutem a utilização de células-tronco para fins terapêuticos. Inicialmente o texto trata de forma sucinta das duas espécies de células-tronco: as adultas e as embrionárias. Em seguida é feito um questionamento sobre a polêmica da liberação do uso de células–tronco embrionárias para possibilitar o tratamento de algumas patologias. E por último é levantada a discussão a cerca da permissão de embriões para uso terapêuticos, pois, mesmo havendo divergência nos aspectos éticos e religiosos, esta terapia para milhares de indivíduos constitui a única esperança de cura e em muitos casos a única esperança de vida.

    Para aprimorar mais seus conhecimentos leia também o artigo Atualidades em fisiologia do músculo esquelético - célula satélite e hipertrofia, de Marco Machado, explica o funcionamento das células-tronco regenerativas do músculo esquelético. O conhecimento do mecanismo de hipertrofia muscular passa pela compreensão da fisiologia e mecanismos moleculares destas células.

    Para aprimorar mais seus conhecimentos leia Biologia Celular: Membrana Plasmática e organelas celulares do professor João Mendanha. Ele explica de forma sucinta e didática a Biologia Celular.

    Leitura Obrigatória

    Sugerimos a leitura do livro Bases fisiológicas do exercício e do esporte, dos autores Foss e Keteyian, no qual apresenta as recomendações sobre atividades físicas e saúde, para os que pretendem orientar programas de exercício e compreender melhor os efeitos fisiológicos destas atividades. Destaque para seção 02 desta edição destinada para os conceitos neuromusculares.

    KETEYIAN (2009)
    Livro de Morfologia

    Pesquisando com a Internet

    Prezado estudante, você é convidado a fazer uma investigação na Internet sobre tema correlacionado aos conteúdos estudados. Faça uma pesquisa em torno do assunto: “Quais as características principais das mitocôndrias e o mecanismo mitocondrial de produção de energia, bem como os efeitos fisiológicos do treinamento relacionados com o aumento da capacidade do músculo em gerar ATP”?

    Após sua pesquisa, faça um texto fazendo seus comentários.

    Saiba mais

    O Departamento de Patologia da Universidade Federal do Pará, que funciona em gestão compartilhada entre o Hospital Universitário João de Barros Barreto (HUJBB) e o Centro de Ciências da Saúde (CCS), recebeu a visita do Professor Henrique Leonel Lenzi, pesquisador titular do Departamento de Patologia do Instituto Oswaldo Cruz (Fiocruz), do Rio de Janeiro. Doutor em Patologia Humana, com Pós-Doutorado em Imunopatologia pelo Instituto Pasteur de Lyon e pela Universidade de Harvard, Lenzi fez parte da banca examinadora da defesa de dissertação de mestrado da médica do hospital, Edna Porfírio de Lima, e proferiu a conferência "O que vem depois da Genômica e Proteômica: integração da Patologia com a Biologia Celular e Molecular", tema principal da entrevista que concedeu ao jornal Beira do Rio.

    Vendo com os olhos de ver

    Assista aos vídeos disponíveis nos links abaixo. Tratam da origem da mitocôndria a partir de uma célula procarionte. Mostram como as mitocôndrias estão estruturalmente organizadas e a função que elas desempenham no interior da célula.

    A Mitocôndria em 3 Atos (Parte 1 de 3)

    A Mitocôndria em 3 Atos (Parte 2 de 3)

    A Mitocôndria em 3 Atos (Parte 3 de 3)

    Sugerimos também o documentário norte americano “Super Size Me - A Dieta do Palhaço”, do diretor e ator Morgan Spurlock, consegue em 100 minutos obter seu principal objetivo: fazer uma intensa crítica bem humorada ao modo como os americanos se alimentam. Alertar e informar a todo mundo sobre as consequências físicas e mentais causadas pelo consumo exagerado dos alimentos vendidos em redes de fast foods.

    Assista aos vídeos sobre Sistema Muscular, sua histologia e fisiologia. No vídeo 01 é feita uma introdução sobre o sistema muscular e sua relação com outros sistemas; no vídeo 02 é apresentado o mecanismo molecular e fisiológico da contração muscular; já no vídeo 03 são descritos as estruturas das fibras musculares e mecanismo bioquímico envolvido na contração e, por último no vídeo 04 são apresentadas as principais diferenças entre os três tipos de células musculares.

    Revisando

    Destacamos no decorrer dos estudos a origem do estudo das células desde as primeiras pesquisas realizadas por Robert Hook no século XVII, os tipos de células com suas diferenças estruturais e funcionais. Apresentamos também vídeos e textos complementares sobre a polêmica teoria da evolução das espécies.

    Apresentamos a estrutura da membrana plasmática bem como os tipos de transporte de substâncias através dela. Vimos que algumas substâncias transitam facilmente através da membrana, enquanto outras necessitam de mecanismos específicos para fazê-lo. Podemos observar também, que a célula possui no seu interior uma região líquida chamada de citoplasma e que nela estão contidas organelas responsáveis por realizarem as diversas atividades metabólicas da célula.

    As macromoléculas são estruturas orgânicas construídas a partir da reação química entre subunidades moleculares menores ou monômeros. Os seres vivos são universalmente construídos por proteínas, carboidratos, lipídeos e ácidosnucleicos. As proteínas desempenham nos seres vivos as mais variadas funções: estrutural, enzimática, hormonal, de defesa, etc. Os lipídios, também chamados de gordura, atuam no organismo exercendo as seguintes funções: fornecimento de energia para as células, composição das membranas celular, isolantes térmicos e facilitação de determinadas reações químicas que ocorrem no organismo dos seres vivos. Os carboidratos são polímeros de açúcares simples que funcionam como reservatório imediato de energia química.

    Vimos que o núcleo celular de uma célula eucarionte é uma estrutura muito complexa. Sua função principal é armazenar todas as informações genéticas da célula. Todas essas informações estão contidas em locais específicos do DNA, chamados genes. Outra molécula importante é o RNA, cuja função é transportar todas as informações genéticas contidas no DNA que não podem sair do núcleo celular para o citosol local onde ocorre a síntese de proteínas. Sabe-se também que a existência humana se inicia a partir de uma única célula, o zigoto, a qual passa por sucessivas divisões celulares, tanto no período embrionário quanto ao longo do desenvolvimento do individuo. O ciclo de vida da célula, que compreende todos os processos desde a sua formação até a sua própria divisão, é divido em duas etapas: a interfase e a mitose. Outro aspecto importante é que as células passam por processo chamado de morte celular programada ou apoptose, que se caracteriza por um conjunto de alterações morfológicas e fisiológicas na célula. Esse equilíbrio entre as células que morrem e aquelas que se dividem permite a sobrevivência do indivíduo.

    A Histologia é parte da Biologia que estuda os tecidos do corpo e como estes tecidos se organizam para formar os órgãos. Existem três tipos de tecidos musculares no corpo humano: o músculo estriado esquelético, o músculo estriado cardíaco e o músculo liso. Cada um deles possui características morfológicas e funcionais distintas. O tecido muscular contém grande quantidade de proteínas contráteis (actina e miosina), que possibilitam o movimento por meio da contração e do alongamento de suas fibras. O músculo liso tem como característica principal a contração involuntária. O músculo cardíaco, do coração, tem como característica suas contrações involuntárias, vigorosas e rítmicas. Quanto à regeneração, cada um dos três tipos de tecidos musculares apresenta diferenças na sua capacidade.

    Autoavaliação

    1. De acordo com o conteúdo estudado responda: Quais são o princípios da Teoria Celular?
    2. O que diferencia uma célula eucarionte de uma célula procarionte?
    3. A partir do que foi estudado descreva a estrutura e função da membrana plasmática.
    4. Escreva sobre os tipos de transportes através da membrana, identificando todas as organelas celulares com suas respectivas funções.
    5. Você conseguiu identificar as macromoléculas e diferenciar umas das outras? Compreendeu cada uma de suas estruturas, bem com sua função?
    6. Quais as funções do núcleo celular, bem como suas estruturas e o papel que o DNA e o que o RNA desempenham na célula?
    7. Pesquise sobre o glicogênio enfatizando os aspectos anatômicos, celulares e moleculares.
    8. Pesquise sobre a doença Anemia Falciforme enfatizando os apesctos genéticos, celulares e moleculares.
    9. Enumere todas as etapas do ciclo celular.
    10. Enumere as semelhanças e diferenças de cada um dos três tipos de tecidos musculares.
    11. Descreva como ocorre o processo de regeneração de cada um dos tecidos musculares.

    Bibliografia

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    Disponível em: http://intertemas.unitoledo.br/revista/index.php/ETIC/article/view/1104/1059

    Vídeos

    A Mitocôndria em 3 Atos (Parte 1 de 3)
    Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=zkBPj_E1YFc (4 minutos e 21 segundos).

    A Mitocôndria em 3 Atos (Parte 2 de 3)
    Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=RBzrjCPanO4 (7 minutos e 56 segundos)

    A Mitocôndria em 3 Atos (Parte 3 de 3)
    Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=JORhTOC1kos (8 minutos e 7 segundos)

    A Contração Muscular (Parte 1 de 4)
    Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=cIY22fO9A6o (7 minutos e 5 segundos)

    A Contração Muscular (Parte 2 de 4)
    Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=KyXrOPe_FAo (8 minutos e 15 segundos)

    A Contração Muscular (Parte 3 de 4)
    Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=Rn3ZMzPGfQ0&feature=related (8 minutos e 38 segundos)

    A Contração Muscular (Parte 4 de 4)
    Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=xJu78emaMAg&feature=related (6 minutos e 59 segundos)

    Super Size Me - A Dieta do Palhaço”.
    Dirigido por Morgan Spurlock. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=p5VGZVawW0c (99 minutos e 58 segundos).

    Capsula: Algumas bactérias secretam substâncias pegajosas, que aderem à superfície externa da parede e formam um envoltório protetor, chamado cápsula ou capa.

    ÍONS: Os íons são átomos que ganham ou perdem elétrons durante uma reação, podendo ser classificado em: ânions ou cátions.

    RNA: é a sigla para ácido ribonucléico, que é o responsável pela síntese de proteínas da célula. O RNA é formado geralmente em cadeia simples, que pode, por vezes, ser dobrado, e as moléculas formadas por RNA possuem dimensões muito inferiores às formadas por DNA.

    Eucarionte: é um ser unicelular ou pluricelular que possui carioteca (membrana nuclear), ou seja, o seu núcleo celular é separado do citoplasma por uma membrana, diferentemente dos procariontes, que não possuem carioteca.

    Fosfolipídios – as membranas biológicas são constituídas por fosfolipídios. Nos fosfolipídios há apenas duas moléculas de ácidos graxos – de natureza apolar – ligadas ao glicerol. O terceiro componente que se liga ao glicerol é um grupo fosfato (daí a denominação fosfolipídio) que, por sua vez, pode estar ligado a outras moléculas orgânicas.

    nO processo de exocitose consiste na expulsão, ou transporte, de uma substância que está presente no interior da célula, para o meio extracelular. Ela é o oposto do processo de edocitose.

    CICLOSE: Na célula viva o citoplasma está em constante movimentação: organelas e substâncias do citosol circulam em seu interior, arrastadas por correntes citoplasmáticas. Essa movimentação, denominada ciclose, é importante para a distribuição de substâncias nas células, principalmente naquelas que atingem grande tamanho, como as células vegetais e as dos protozoários.

    O retículo endoplasmático rugoso (RER), também chamado de ergastoplasma, é formado por sacos achatados, cujas membranas têm aspecto verrugoso devido à presença de grânulos – os ribossomos – aderidos à sua superfície externa (voltada para o citosol)

    Os ribossomos são pequenas granulações presentes no citoplasma da célula e também na parte superficial do retículo endoplasmático, formando o retículo endoplasmático rugoso (granular). http://www.todabiologia.com/citologia/ribossomos.htm

    Os polirribossomos, também chamados polissomos, correspondem ao conjunto de vários ribossomos associados a um RNA mensageiro durante a etapa de tradução no processo de síntese proteica. Cada um dos ribossomos da “fila” atravessa a molécula de RNA mensageiro, efetuando a leitura que resulta na produção de uma proteína específica, ditada pela sequência de DNA correspondente. http://clickeducacao.com.br/bcoresp/bcoresp_mostra/Biologia/0,6674,POR-853-499,00.html

    O citosol é um líquido viscoso e semitransparente que preenche o citoplasma. Ele é composto por 80% de água e por milhares de tipos de proteínas, glicídos, lipídios, aminoácidos, bases nitrogenadas, vitaminas, íons etc. No citosol se encontram também, substâncias de reserva, constituídas geralmente por polissacarídeos ou por lipídios. https://bioglossa.wikispaces.com/Citosol

    Acrossomo: Capa que cobre a metade anterior da cabeça de um espermatozoide.

    Organelas:Em biologia celular, organelas ou organelos, ("pequenos órgãos") são compartimentos delimitados por membrana que têm papeis específicos a desempenhar na função global de uma célula. As organelas trabalham de maneira integrada, cada uma assumindo uma ou mais funções celulares.1

    Endocitose: Este processo permite o transporte de substâncias do meio extra- para o intracelular, através de vesículas limitadas por membranas, a que se dá o nome de vesículas de endocitose ou endocíticas. http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Citologia/cito13.php

    Proteínas: as proteínas são compostos orgânicos relacionados ao metabolismo de construção. Durante as fases de crescimento e desenvolvimento do indivíduo, há um aumento extraordinário do número de suas células passam a exercer funções especializadas, gerando tecidos e órgãos.http://www.sobiologia.com.br/conteudos/quimica_vida/quimica7.php

    A acetil-coenzima A (acetil-CoA) é uma fonte de energia, desempenhando um importante papel na síntese e oxidação dos ácidos gordos. A sua formação constitui uma das etapas da respiração aeróbia e ocorre na matriz mitocondrial. http://www.infopedia.pt/$acetil-coenzima-a

    ATP: Cada vez que ocorre a desmontagem da molécula de glicose, a energia não é simplesmente liberada para o meio. A energia é transferida para outras moléculas (chamadas de ATP - Adenosina Trifosfato), que servirão de reservatórios temporários de energia, “bateriazinhas” que poderão liberar “pílulas” de energia nos locais onde estiverem. http://www.sobiologia.com.br/conteudos/bioquimica/bioquimica2.php

    Apoptose: é um tipo de morte celular programada, processo necessário para a manutenção do desenvolvimento dos seres vivos, pois está relacionada com a manutenção da homeostase e com a regulação fisiológica do tamanho dos tecidos e também, quando há estímulos patológicos. http://www.infoescola.com/citologia/apoptose/

    QUITINA: Recebe o nome de quitina o polissacarídeo formado por longas cadeias de N-acetilglucosamina (2-acetamido-2-desoxi-D-glicopiranose), unidas entre si por seus carbonos 1 e 4 em ligações glicosídicas. http://www.infoescola.com/bioquimica/quitina/

    A Pentose é um tipo de açúcar que apresenta moléculas formadas por cindo átomos de carbono. Fonte: http://www.grupoescolar.com/pesquisa/pentose.html

    A cariocinese corresponde ao processo de divisão do núcleo e dos cromossomos na divisão celular. Frequentemente o termo cariocinese é utilizado como sinônimo de mitose.http://www.klickeducacao.com.br/bcoresp/bcoresp_mostra/0,6674,POR-853-9378,00.html

    Os microtúbulos são estruturas (filamentos) presentes nas células dos seres eucariontes. São formados pelo processo de polimerização de duas proteínas globulares (alfa e beta tubulina) e um dímero. São importantes, pois estão envolvidos em diversos processos realizados pelas células. http://www.todabiologia.com/citologia/microtubulos.htm

    Os cromossomos são os responsáveis por carregar toda a informação que as células necessitam para seu crescimento, desenvolvimento e reprodução. Localizados no núcleo celular, eles são constituídos por DNA, que, em padrões específicos, são denominados genes.http://www.todabiologia.com/citologia/cromossomos.htm

    A cromátides corresponde a cada um dos filamentos de um cromossomo duplicado, unidos pelo centrômero. As cromátides de um cromossomo duplicado são chamadas de cromátides-irmãs e cada uma delas passa a ser um cromossomo individualizado após a anáfase do processo de divisão celular, quando o centrômero se divide e ocorre a separação das cromátides-irmãs.
    http://www.klickeducacao.com.br/bcoresp/bcoresp_mostra/0,6674,POR-853-4778,00.html

    Hiperplasia muscular consiste no crescimento do número de células musculares, sendo que esse crescimento é conhecido como hiperplasia fibrilar. Neste caso, o aumento de número ocorre quando uma fibra muscular é dividida em duas.

    Códons: é uma sequência de três bases nitrogenadas de RNA mensageiro que codificam um determinado aminoácido ou que indicam o ponto de início ou fim de tradução da cadeia de RNAm. Isto significa que cada conjunto de três bases consecutivas é responsável pela codificação de um aminoácido.

    Adaptação: BRUCE ALBERTS (Biologia Molecular da Célula,2010).

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