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FACULDADE PITÁGORAS – IPATINGA
DISCIPLINA: Ciências Celulares e Moleculares
PROFESSOR: Gilton Pascoal Pereira
Bibliografia Adotada: Leitura Obrigatória
JUNQUEIRA, Luiz; CARNEIRO, José. Biologia celular e
molecular. Rio de Janeiro. Guanabara Koogan, 2000.
MIRANDA, Daniela Pádua Jardim de; RODRIGUÊS, Luciana
Bastos. Citologia e histologia – Belo Horizonte: Editora
Educacional,2008.76p.(Faculdade Pitágoras)
MARZZOCO, A.; TORRES, B. B. Bioquímica básica. Rio de
Janeiro: Guanabara Koogan, 1999.
HEINENE, I. F. Biofísica básica. São Paulo: Atheneu Rio,
1995.
Bibliografia Adicional: Para Saber Mais
DE ROBERTIS, Eduardo M. F.; HIB, José. Bases da Biologia
celular e molecular. Rio de Janeiro. Guanabara, 2001.
YOUNG, Bárbara; HEATH, John W. Wheater histologia
funcional. Rio de Janeiro. Guanabara Koogan.
Ementa
Estudo morfofuncional da célula procariota e eucariota,
procurando correlacionar a composição molecular e a
organização estrutural com as funções exercidas.
Estudo da importância dos mecanismos genéticos para
instalação da diversidade biológica e os principais distúrbios
genéticos humanos.
Conteúdo da Disciplina
- Introdução à citologia e constituintes celulares
- Transporte através de membrana
- Armazenamento e Transmissão da Informação Genética
- Genética e Hereditariedade
- Composição Molecular da célula
Objetivos
• Conhecer e compreender a organização dos elementos
constituintes das células.
• Identificar os mecanismos de transporte da superfície
celular.
• Conhecer os eventos de replicação, transcrição e
tradução do código genético.
• Compreender os diferentes padrões de herança.
• Conhecer os diferentes componentes químicos da célula.
Regras
Avaliação
Anotações em sala de aula
Avaliação do Rendimento Escolar
Para aprovação: 60 % de um total de 100% dos pontos e
75% de frequência nas atividades programadas
Distribuição dos Pontos
Etapa 1: Avaliação Parcial I – Valor: 10 pontos (peso 30%) e
Avaliação Oficial I – Valor: 10 pontos (peso 70%).
Etapa 2: Avaliação Parcial II – Valor: 10 pontos (peso 30%) e
Avaliação Oficial II – Valor: 10 pontos (peso 70%).
Exame Final – Valor: 10 pontos
Distribuição em conceitos:
Conceito A: entre 90 e 100 pontos
Conceito B: entre 80 e 89 pontos
Conceito C: entre 70 e 79 pontos
Conceito D: entre 60 e 69 pontos
Conceito E: entre 0 e 59 pontos (Reprovado)
CONCEITOS BÁSICOS
Citologia
(do gr. kytos, ‘células’; logos, ‘tratado’, ‘estudo’). Ramo da biologia
que estuda a célula, no que diz respeito a sua estrutura, suas
funções e sua importância na complexidade dos seres organizados.
Genética
Ramo da biologia que estuda as leis da transmissão dos caracteres
hereditários nos indivíduos, e as propriedades das partículas que
asseguram esta transmissão.
Bioquímica
Ciência que estuda os processos químicos que ocorrem nos
organismos vivos. De maneira geral, ela consiste do estudo da
estrutura e função metabólica de componentes celulaqres e virais,
como proteínas, enzimas, carboidratos, lipídios, ácidos nucléicos
entre outros.
Unidade 1
Introdução à citologia
Célula Procariota
Célula onde o núcleo não é individualizado por falta de
cariomembrana (carioteca), não apresentam orgânulos
membranosos. O material nuclear está disperso no
citoplasma. Encontradas nas bactérias e cianobactérias.
Célula Eucariota Animal
O aspecto e distribuição dos organelos difere de célula
para célula e mesmo na própria célula em momentos
diferentes. Diversos componentes celulares são comuns
às células animais e às células vegetais. Existem, contudo,
alguns componentes da célula vegetal que aqui, na célula
animal, não se encontram: parede celular, cloroplastos,
vacúolo central e tonoplasto assim como plasmodesmos.
Célula Eucariota Vegetal
O aspecto e distribuição dos organelos difere de célula
para célula e mesmo na própria célula em momentos
diferentes. Diversos componentes celulares são comuns
às células animais e às células vegetais. Existem, contudo,
alguns componentes da célula animal que aqui, na célula
vegetal, não se encontram: lisossomas, centríolos, e
flagelos.
Tipos de Células
Diferenciação Celular / Células Tronco
Diferenciação celular é o processo em que as
células de um organismo sofrem transformações
em sua forma, função e composição, tornando-se
tipos celulares especializado.
Células-tronco são as células com capacidade de
auto-replicação, isto é, com capacidade de gerar
uma cópia idêntica a si mesma e com potencial de
diferenciar-se em vários tecidos.
Citoesqueleto
É formado por uma rede tridimensional de fibras protéicas
interligadas é responsável por manter a forma das células e permitir sua
contração, seus movimentos e deslocamento de organelas, vesículas e
partículas no citoplasma.
Elementos do citoesqueleto
Microtúbulos - são tubos finos e rígidos, constituídos
por subunidades protéicas de tubulina, que é um monômero
livre no hialoplasma e que, ao polimerizar-se, forma os
microtúbulos. Eles participam na movimentação de cílios e
flagelos, transporte intracelular de partículas, deslocamento
dos cromossomos e da forma às células.
Filamentos intermediários - são mais
estáveis, formados por proteínas fibrosas e irão formar os
desmossomos que prendem as células umas às outras.
Microfilamentos – são filamentos mais
finos, formado por uma polimerização de moléculas de
actina, embora, às vezes, encontram-se também
moléculas de miosina, proteínas responsáveis pela
contração de células musculares. Os microfilamentos,
frequentemente de actina irão reforçar a membrana
plasmática e participa de outros processos como
citocinese, ciclose e movimentos amebóide.
Membranas Celulares
As células podem ser envolvidas e delimitadas por dois
tipos de estruturas: a membrana plasmática, fina película
protéica que envolve todas as células, e a parede celular,
de constituição variável conforme o organismo que
ocorre (é de quitina nos fungos; de celulose nas algas e
nos vegetais e de peptidoglicano nas bactérias). Nas
células animais e de protozoários não há parede celular.
Função e Composição da Membrana Celular
Função: barreira, transporte de substâncias e sinalização
Composição:
• Lipídios: colesterol
• Proteínas transmembrana (receptores, canais iônicos,
proteínas de transporte, enzimas)
• Carboidratos: polissacarídeos (glicogênio, glicoproteínas,
glicolipídeos)
Transporte através das membranas
Transporte Passivo
Se faz em favor de um gradiente de concentração,
sem gasto de energia, de acordo com as leis físicas
de tendência ao equilíbrio. Ex.: Difusão
Difusão Facilitada
Utilizada pelas células em especial, para o transporte
através da membrana plasmática de glicose, aminoácidos e
vitaminas. Neste transporte não ocorre gasto energético,
sendo assim considerado um tipo de transporte passivo,
pois ocorre a favor de um gradiente de concentração (mais
concentrado para o menos concentrado). Este transporte só
ocorre na presença da enzima permease.
Transporte Ativo
Se faz contra o gradiente de concentração e com gasto de
energia por parte da célula. Ex.: Bombeamento de sódio
(Na+ ) e potássio (K+) através da membrana de um
neurônio, onde a concentração de Na+ é maior no meio
extracelular enquanto a de K+é maior no meio intercelular.
Há ainda dois processos em que, não apenas moléculas
específicas, mas a própria estrutura da membrana celular é
envolvida no transporte de matéria (principalmente de
grandes moléculas) para dentro e para fora da célula:
Endocitose – em que a membrana celular envolve
partículas ou fluido do exterior – fagocitose ou pinocitose e a transporta para dentro, na forma de uma vesícula.
Exocitose – em que uma vesícula contendo material que
deve ser expelido se une à membrana celular, que depois
expele o seu conteúdo. A exocitose pode se subdividir em
Clasmocitose, defecação celular, ou Clasmatose quando
resíduos provenientes da digestão intracelular realizado
pelas células é eliminado, e em secreções quando a célula
descarrega substâncias no meio externo.
Esquema resumido dos processos de passagem
de moléculas através da membrana
(Transporte Passivo e Ativo)
Organóides Citoplasmático
São as estruturas vivas do hialoplasma, dentro do qual
exercem determinadas funções.
O sistema de endomembranas compõem-se de
organelas membranosas ligadas umas as outras, à
membrana plasmática e à carioteca.
Retículo endoplasmático liso
Não há ribossomos aderidos, nele ocorre síntese de
lípides, participa do processo de desintoxicação do
organismo e regula contração muscular
Retículo Endoplasmático Rugoso
Possui ribossomos aderidos a sua superfície, é uma zona
basófila de intensa síntese protéica
Complexo de Golgi
Sistema de membranas lisas que formam sáculos, dispostos
paralelamente de onde brotam as vesículas. O complexo de
Golgi desempenha várias funções, tais como: armazena
produtos de secreção, condensa e embala os produtos de
secreção, forma os grânulos de zimogênio e os lisossomos,
sintetiza polissacarídeos e glicoproteínas, forma a lamela
média de células vegetais e forma o acrossoma dos
espermatozóides.
Lisossomos
São pequenas vesículas que se desprendem do Complexo
de Golgi repletas de enzimas hidrolíticas. Os lisossomos
atuam no mecanismo de digestão intracelular, da digestão
autofágica e da autólise.
Autólise
Peroxissomos
São pequenos vacúolos semelhantes aos lisossomos.
Contém enzimas que degradam gorduras e aminoácidos e a
enzima catalase, que decompõe a água oxigenada.
Ribossomos
São pequenas granulações de RNAr e proteínas,
constituídos por duas subunidades, uma maior outra menor.
Estão presentes em todas as células (procariotas e
eucariotas) e realizam a síntese de proteínas.
Mitocôndrias
São organóides encontrados em todas as células
eucariotas. O conjunto de mitocôndrias em uma célula
denomina-se condrioma. As mitocôndrias realizam a
respiração celular aeróbica, que tem por objetivo liberar a
energia dos compostos energéticos e armazená-los em
moléculas de ATP (adenosina tri-fosfato).
A respiração aeróbica é um processo que utiliza o gás
oxigênio na quebra de moléculas para a obtenção de
energia e obedece à seguinte equação:
C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O -> 12 H2O + 6 CO2 + ENERGIA
A energia é produzida através da quebra da molécula de
glicose pelo O2, obtendo-se gás carbônico e água como
produtos.
A degradação da glicose na respiração celular se dá em
três etapas fundamentais: glicólise, ciclo de Krebs e
cadeia respiratória. A glicólise ocorre no hialoplasma da
célula, enquanto o ciclo de Krebs e a cadeia respiratória
ocorrem no interior das mitocôndrias (matriz mitocondrial
e cristas mitocondriais).
A respiração aeróbia é o processo pelo qual a célula degrada
compostos orgânicos (carboidratos) para obtenção de
energia metabólica armazenada na molécula de Adenosina
Trifosfato - ATP, com produção de compostos inorgânicos
dióxido
de
carbono
(CO2)
e
água(H2O).
Equação
geral
da
respiração
aeróbia:
C6H12O6 (glicose) + 6O2 ↔ 6CO2 + 6H2O + 38 ATP
A degradação da glicose na respiração celular se dá em
três etapas fundamentais: glicólise, ciclo de Krebs e
cadeia respiratória. A glicólise ocorre no hialoplasma da
célula, enquanto o ciclo de Krebs e a cadeia respiratória
ocorrem no interior das mitocôndrias (matriz mitocondrial
e cristas mitocondriais).
Centríolos
Os centríolos são estruturas citoplasmáticas que estão
presentes na maioria dos organismos eucariontes, com
exceção das plantas angiospermas (frutíferas). O centríolo é
um cilindro cuja parede é constituída por nove conjuntos de
três microtúbulos e geralmente ocorrem aos pares nas
células. É responsável pela cinética celular (divisão celular)
Originam os Cílios e flagelos.
Núcleo
Centro controlador das atividades celulares, local onde se
encontram os gens, os quais não só contém as informações
hereditárias a serem transmitidas às células-filhas, como
tem o importante papel no controle da síntese de proteína.
O Núcleo Celular
• O núcleo celular é o centro de controle de todas as
atividades
celulares
porque
contém,
nos
cromossomos, todos o genoma (DNA) da célula.
• GENOMA – conjunto de informações genéticas
codificadas no DNA.
• Além de conter a maquinaria molecular para
duplicar seu DNA, o núcleo é responsável pela
síntese e processamento de todos os tipos de
RNA.
• Possui forma variável e característica de cada tipo
celular.
PRINCIPAIS COMPONENTES DO
NÚCLEO:
•
•
•
•
•
Envoltório nuclear;
Cromatina;
Nucléolo;
Matriz nuclear;
Nucleoplasma.
ENVOLTÓRIO NUCLEAR
• Separa o conteúdo intranuclear do citoplasma.
• É constituído de por duas membranas
separadas por um pequeno espaço (Cisterna
Perinuclear).
• A membrana nuclear externa contém
polirribossomos presos à sua superfície
citoplasmática e é contínua com o retículo
endoplasmático rugoso.
• Apresenta poros, por onde ocorre a passagem
de moléculas.
CROMATINA
• Heterocromatina – cromatina inativa, pois
possui dupla hélice compactada, o que
impede a transcrição dos genes.
• Eucromatina – cromatina ativa, o DNA não
está condensada e tem condições de
transcrever os genes.
• A cromatina é constituída de DNA e proteínas
principalmente as HISTONAS.
NUCLÉOLOS
• São responsáveis pela produção de
ribossomos.
• São constituídos principalmente por RNA
ribossômicos e proteínas.
• Aparecem como formações intranucleares
arredondadas, geralmente basófilas.
• Existe uma porção de heterocromatina
presa ao nucléolo, que é chamada de
cromatina associada ao nucléolo.
MATRIZ NUCLEAR
A extração bioquímica dos componentes
solúveis de núcleos isolados deixa uma
estrutura fibrilar chamada matriz nuclear,
que forneceria um esqueleto para apoiar os
cromossomos interfásicos, determinando
sua localização dentro do núcleo celular.
Alguns pesquisadores não admitem a
existência dessa estrutura.
NUCLEOPLASMA
Soluto com muita água, íons, aminoácidos,
metabólitos e precursores diversos, enzimas
para a síntese de RNA e DNA, receptores
para hormônios, moléculas de RNA e de
diversos outros constituintes.
É definido como o componente granuloso
que preenche espaço entre os elementos
morfologicamente bem caracterizado no
núcleo, como a cromatina e o nucléolo.
GENE
Segmento de DNA que produz uma cadeia
polipeptídica e inclui regiões flanqueadoras
que antecedem e que seguem a região
codificadora, bem como sequências que
não são traduzidas (íntrons) e que se
intercalam
com
os
segmentos
codificadores individuais (éxons).
Núcleo
DNA
Cromossoma
Gene
Promotor
Exon
Intron