BIOLOGIA I
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BIOLOGIA I 1 BIOLOGIA I Este material é parte integrante da disciplina “Biologia I” oferecido pela UNINOVE. O acesso às atividades, as leituras interativas, os exercícios, chats, fóruns de discussão e a comunicação com o professor devem ser feitos diretamente no ambiente de aprendizagem on­line. 2 BIOLOGIA I Sumário AULA 01 • SERES VIVOS...............................................................................................................5 Caracterização de ser vivo ..........................................................................................................5 Características de um ser vivo.....................................................................................................5 AULA 02 • NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO EM BIOLOGIA ..................................................................7 AULA 03 • CONSTITUIÇÃO QUÍMICA DA CÉLULA .......................................................................8 AULA 04 • MEMBRANA PLASMÁTICA...........................................................................................9 Composição química da membrana plasmática...........................................................................9 AULA 05 • TRANSPORTES ATRAVÉS DA MEMBRANA PLASMÁTICA ......................................11 Tipos de transporte....................................................................................................................11 Transporte passivo ................................................................................................................11 Transporte ativo.....................................................................................................................11 AULA 06 • TRANSPORTES ATRAVÉS DA MEMBRANA PLASMÁTICA (CONTINUAÇÃO).........13 Difusão Facilitada ......................................................................................................................13 Osmose.....................................................................................................................................13 Difusão Facilitada – glicose .......................................................................................................13 AULA 07 • TRANSPORTES ATRAVÉS DA MEMBRANA PLASMÁTICA (CONTINUAÇÃO).........15 Fagocitose.................................................................................................................................15 Combate a infecções.................................................................................................................15 Limpeza do corpo ......................................................................................................................16 Regressão da parede uterina ....................................................................................................16 Pinocitose..................................................................................................................................16 Formação do pinossomo ...........................................................................................................17 AULA 08 • ESPECIALIZAÇÕES DA MEMBRANA PLASMÁTICA .................................................18 Tipos de especializações...........................................................................................................18 AULA 09 • CITOPLASMA..............................................................................................................20 Ciclose ......................................................................................................................................20 Movimento amebóide ................................................................................................................21 AULA 10 • ORGANELAS CELULARES.........................................................................................22 Reticulo endoplasmático rugoso (RER) .....................................................................................22 Reticulo endoplasmático liso (REL) ...........................................................................................22 AULA 11 • ATIVIDADES DE REVISÃO .........................................................................................24 AULA 12 • ORGANELAS CELULARES – COMPLEXO OU APARELHO DE GOLGI ....................27 REL ­ Síntese de lipídios ...........................................................................................................27 REL ­ Armazenamento temporário de substâncias....................................................................27 REL ­ Desintoxicação ................................................................................................................27 Complexo de Golgi – Secreção Celular .....................................................................................28 Complexo de Golgi – secreção de enzimas digestivas pelo pâncreas .......................................28 Complexo de Golgi – Formação do acrossomo do espermatozóide ..........................................29 AULA 13 • ORGANELAS CELULARES (CONTINUAÇÃO) ...........................................................30 Lisossomos ...............................................................................................................................30 Autofagia ...................................................................................................................................30 Lisossomos e doenças ..............................................................................................................31 AULA 14 • ORGANELAS CELULARES (CONTINUAÇÃO) ...........................................................33 Peroxissomos............................................................................................................................33 Mitocôndrias ..............................................................................................................................33 Estrutura das mitocôndrias. .......................................................................................................33 Cloroplastos ..............................................................................................................................34 3 BIOLOGIA I AULA 15 • ORGANELAS CELULARES (CONTINUAÇÃO) ...........................................................35 Citoesqueleto ............................................................................................................................35 Centríolos..................................................................................................................................35 AULA 16 • NÚCLEO CELULAR.....................................................................................................36 Estruturas do núcleo..................................................................................................................36 Carioteca ou membrana nuclear............................................................................................36 Cromatina..............................................................................................................................36 Nucléolos...............................................................................................................................37 AULA 17 • ESTRUTURA DOS CROMOSSOMOS ........................................................................38 Tipos de cromossomos..............................................................................................................38 AULA 18 • ATIVIDADES DE REVISÃO .........................................................................................40 4 BIOLOGIA I AULA 01 • SERES VIVOS Caracterização de ser vivo A vida é um fenômeno único, constituído por um patrimônio genético, o DNA, presente no interior das células, onde são encontradas as informações básicas que diferenciam os seres vivos. As características que um ser vivo possui são composição química complexa, metabolismo, homeostasia, movimento, reação a estímulos, crescimento, reprodução e adaptação. Todas são explicadas mais detalhadamente a seguir. Características de um ser vivo • Composição química complexa ­ Todo ser vivo é constituído de matéria, que por sua vez é composta de átomos. A matéria viva apresenta Carbono, Hidrogênio, Oxigênio Nitrogênio em grandes quantidades, associados a outros em menor quantidade, formando substâncias químicas, tais como: proteínas, açúcares (carboidratos), gorduras (lipídios) e os ácidos nucléicos (DNA e RNA). As substâncias químicas reunidas formam as células. • Metabolismo ­ Do grego metábole = mudança, transformação. É definido como todo processo de transformação química, que vai da produção de energia até a quebra e produção de substâncias. • Homeostasia ­ Do grego homeo = igual e stasis = parada, estagnação. Define­se como a capacidade que o ser vivo tem de regular as atividades internas, independente do meio em que vive, ou seja, é a capacidade de se manter estável. Ex: temperatura corporal humana, que é controlada pelo Sistema Nervoso. Com o calor, exercícios físicos, ou ainda a febre, a temperatura se eleva. Para controlar essa elevação, o encéfalo envia mensagens às glândulas sudoríparas, para que essas eliminem o suor, que ao se evaporar absorve o calor da superfície da pele, resfriando o corpo. • Movimento ­ todos os seres vivos se movimentam, seja voando, nadando, correndo, andando, etc. Mesmo os vegetais se movimentam em direção à luz. 5 BIOLOGIA I • Reação a estímulos ­ Os seres vivos têm a capacidade de responder a estímulos, sejam eles físicos ou químicos, que podem ser mudanças na luminosidade, temperatura, pressão e composição química. Esses fatores (estímulos) são captados pelos órgãos sensoriais (olhos, ouvidos, etc.), que estão associados ao Sistema Nervoso, que fornecem as respostas aos estímulos. Ex: ao vendarmos os olhos de uma pessoa e direcionarmos a sua mão até a chama de uma vela, ao sentir o calor, ela puxará a mão, respondendo a este fator que é o calor. • Crescimento ­ O crescimento nos seres vivos ocorre desde a fecundação até a morte, pelo aumento de tamanho ou do número de suas células. • Reprodução ­ Característica essencial da vida, através da qual os descendentes recebem as heranças genéticas dos pais. A vida surge de outra pré­existente. • Adaptação ­ O ser vivo encontra meios de adaptar­se melhor ao ambiente, ou seja, às condições novas que o meio impõe a eles. 6 BIOLOGIA I AULA 02 • NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO EM BIOLOGIA Átomos® Moléculas ® Célula ® Tecido ® Órgão ® Sistema ® Organismo A célula é a menor unidade morfofuncional de todo ser vivo, e dividida em dois tipos básicos: Procariontes: são mais primitivas, com poucas organelas e ausência de carioteca. Esse tipo de célula é característico das bactérias e cianobactérias. Organelas são estruturas presentes no citoplasma, que desempenham funções específicas no metabolismo celular. Carioteca é a membrana presente no núcleo celular que o separa do restante da célula. Eucariontes: mais evoluídas, com núcleo verdadeiro (presença de carioteca), ricas em organelas, são encontradas nos animais, vegetais, fungos e protozoários. 7 BIOLOGIA I AULA 03 • CONSTITUIÇÃO QUÍMICA DA CÉLULA Água: é a substância mais abundante na maioria das células e tem as funções de: • Solvente universal, pois dissolve muitas substâncias; • Funcionamento enzimático, pois aumenta a velocidade das reações químicas; • Meio de transporte, pois distribui as substâncias no interior das células; • Proteção térmica, contra as oscilações de temperatura corporal. Proteínas: têm as funções: • De enzima • Estruturais • De reserva • De transporte • Contráteis • Protetoras • Hormonais • Receptoras Ácidos nucléicos: abundantes no núcleo celular, são constituídos por C, H, O, N e P. Dividem­se em dois tipos: • DNA (ácido desoxirribonucléico): contém os genes; sua função é transmitir as características dos organismos. • RNA (ácido ribonucléico): responsável pela síntese de proteínas. Glicídios: também conhecidos como açúcares, são importantes componentes das paredes celulares e principal fonte de energia celular. Lipídios: são as gorduras, insolúveis em água, mas solúveis em solventes orgânicos como a benzina e o álcool. Tem funções: energética, estrutural, e Reguladora. 8 BIOLOGIA I AULA 04 • MEMBRANA PLASMÁTICA Basicamente, as células são constituídas quimicamente por água, proteínas, ácidos nucléicos, glicídios e lipídios. A membrana plasmática é uma estrutura fina que exerce controle sobre todas as substâncias e partículas que entram e saem da célula, dessa forma pode­se dizer que essa tem permeabilidade seletiva. Composição química da membrana plasmática O modelo mais aceito para descrever a membrana plasmática é chamado de mosaico fluido, constituído por uma bi­camada de fosfolipídios com proteínas imersas. As proteínas podem atravessar a bi­camada fosfolipídica de ponta a ponta, ou apenas localizar­se na parte externa, ou ainda na parte interna da membrana plasmática. Por esse motivo são ditas lipoprotéicas. As membranas biológicas são dinâmicas, nas quais os fosfolipídios se deslocam continuamente, sem perder o contato uns com os outros, fazendo com que essa estrutura seja extremamente flexível. 9 BIOLOGIA I Nas células animais, acima da membrana plasmática é encontrado o glicocálice, constituído de moléculas de glicídio, frouxamente entrelaçados, que tem como funções proteger a célula, reter nutrientes e fazer o reconhecimento celular para o transplante de órgãos. Glicídio ­ Substância orgânica conhecida por carboidrato e por açúcares. 10 BIOLOGIA I AULA 05 • TRANSPORTES ATRAVÉS DA MEMBRANA PLASMÁTICA Por meio da membrana plasmática, a célula pode controlar o que vai entrar e sair dela, pelas proteínas presentes nessa estrutura. Esses processos são denominados de transportes através da membrana plasmática. Tipos de transporte Transporte passivo Ocorre da região mais concentrada para a região menos concentrada, ou seja, a favor do gradiente de concentração, não exigindo esforço por parte da célula; por esse motivo não ocorre gasto de energia (ATP). Ex: entrada de O2 (oxigênio) e saída de CO2 (gás carbônico) da célula. Transporte passivo – trocas gasosas. A entrada de oxigênio (O2), que é consumido na respiração celular, tem uma concentração muito baixa dentro da célula, e mais alta no líquido proveniente do sangue que circunda a célula. Dessa forma, o oxigênio entra na célula a favor do gradiente de concentração, ou seja, do meio em que ele se encontra mais concentrado para onde está menos concentrado. Com o CO2 (gás carbônico), ocorre o mesmo processo, só que a concentração maior está dentro da célula, proveniente da liberação que ocorre na respiração celular. Se, por algum motivo, a respiração celular deixar de ocorrer, não haverá produção de energia (APT), com isso o transporte ativo não ocorrerá, pela falta de ATP. Transporte ativo Ocorre da região menos concentrada para a região mais concentrada (contra o gradiente de concentração), exigindo esforço da célula para que ocorra, gastando, assim, energia (ATP). Ex: bomba de sódio (Na + ) e potássio (K + ). 11 BIOLOGIA I Transporte Ativo – bomba de sódio e potássio. A concentração de sódio dentro da célula é grande, o que é prejudicial para a célula, mas esta concentração é ainda maior fora da célula. Por ser prejudicial, a célula deve enviar o sódio para fora, ocorrendo dessa forma da região menos concentrada para a região mais concentrada (contra o gradiente de concentração), gastando energia (ATP) nessa eliminação. Já o potássio tem concentração grande fora da célula, mas ainda maior dentro da célula. Com a saída do sódio, a célula puxa o potássio para dentro, contra o gradiente de concentração, gastando também energia (ATP) nesse processo. 12 BIOLOGIA I AULA 06 • TRANSPORTES ATRAVÉS DA MEMBRANA PLASMÁTICA (CONTINUAÇÃO) Difusão Facilitada A difusão é um tipo de transporte passivo, pelo qual a célula facilita a entrada de substâncias de que ela precisa, cujas moléculas são muito grandes e demorariam muito a entrar na célula. Essa entrada é feita através das permeases, que são proteínas específicas que capturam a substância e a enviam para dentro. Ex: Entrada de glicose. Osmose É também um tipo de transporte passivo, em que apenas o solvente (água) entra e sai da célula, impedindo a passagem de soluto (sais, açúcares, proteínas, etc.). Pela osmose, a célula pode ganhar ou perder água, segundo as soluções isotônica, hipotônica e hipertônica. Solução isotônica ­ A concentração de soluto é equivalente à do líquido citoplasmático; a quantidade de água que entra e sai das células é igual, portanto não ocorre osmose. Do grego iso = igual, semelhante. Solução hipotônica ­ Na solução hipotônica, a água tende a entrar na célula, pois a concentração no meio circundante é menor do que a do citoplasma da célula. A entrada da água serve para diluir a concentração interna. Do grego hypo = inferior. Solução hipertônica ­ A concentração do meio circundante é maior do que a do citoplasma, e as células nesta solução perdem água, murchando e encolhendo. A saída de água dilui a concentração externa. Do grego hyper = superior. OBS: a água que entra por osmose na célula vai provocar um inchamento dessa, que pode terminar arrebentando. Difusão Facilitada – glicose A membrana plasmática possui as permeases, proteínas especializadas em reconhecer e transportar substâncias para o interior da célula. A glicose, por exemplo, é uma molécula grande, 13 BIOLOGIA I que demoraria muito para entrar na célula normalmente, precisando, para isso, das permeases: onde a glicose encosta, é capturada pela permease esta e jogada para dentro da célula. Existem várias permeases, cada uma especializada no transporte de uma determinada substância. 14 BIOLOGIA I AULA 07 • TRANSPORTES ATRAVÉS DA MEMBRANA PLASMÁTICA (CONTINUAÇÃO) Fagocitose É denominado de endocitose – neste transporte, a célula captura, através das proteínas da membrana plasmática, partículas de nutrientes maiores (sólidas), englobando­as com a membrana, formando uma bolsa que vaga pelo citoplasma, denominada de fagossomo. Endocitose ­ Qualquer processo de entrada de substância na célula, que é controlado pela membrana plasmática. Formação do fagossomo ­ O nutriente se liga às proteínas receptoras da membrana, provocando uma elevação da membrana ao redor da partícula, e se fecha sobre ela, formando uma bolsa membranosa, o fagossomo. A fagocitose, além da função de nutrição celular, é responsável também por algumas outras funções, conforme verificamos a seguir. Combate a infecções Relaciona­se à defesa do organismo contra vírus e bactérias. No caso de um ferimento na pele, por exemplo, as bactérias invadem o corpo pelo ferimento, instalam­se entre as células, 15 BIOLOGIA I reproduzindo­se e liberando toxinas que são prejudiciais à saúde. O corpo se defende através dos leucócitos (glóbulos brancos), que localizam a infecção bacteriana, e passam por diapedese através dos capilares sanguíneos. Assim que encontram as bactérias, passam a fagocitá­las, matando­as. No local do ferimento, acumulam­se milhares de leucócitos mortos que constituem o pus dos ferimentos. Diapedese ­ É o processo de passagem dos leucócitos (glóbulos brancos), que são células de defesa, pelas paredes dos capilares sanguíneos. Limpeza do corpo A limpeza é feita pelos macrófagos, que são células com alto poder fagocitário, eliminando, por exemplo, restos de células mortas, partículas e materiais inúteis. Regressão da parede uterina A regressão da parede uterina é feita através de células fagocitárias, parecidas com os macrófagos. Após o nascimento da criança, o útero recebe a presença de um grande número de células que fagocitam e digerem parte da parede uterina, reduzindo rapidamente o tamanho do útero em cerca e dez dias, passando de 2Kg, que é seu peso logo após o parto, para 50 gramas, que é seu peso normal. Pinocitose É também um processo de endocitose: a célula captura partículas menores de nutriente (nutrientes diluídos), por meio de invaginações da membrana plasmática. O canal aberto na invaginação se fecha ao redor da partícula, formando o pinossomo, bolsa que vaga no citoplasma. A função da pinocitose é puramente a nutrição celular. Invaginação ­ A membrana plasmática abre um canal para dentro do citoplasma. 16 BIOLOGIA I Formação do pinossomo A membrana se aprofunda no citoplasma, formando um pequeno canal, através do qual as partículas entram; em seguida, as bordas do canal se fecham e formam uma pequena bolsa denominada pinossomo, que vaga pelo citoplasma. 17 BIOLOGIA I AULA 08 • ESPECIALIZAÇÕES DA MEMBRANA PLASMÁTICA São estruturas localizadas na superfície da membrana plasmática com funções específicas. Tipos de especializações Desmossomos: presentes nas células epiteliais, são comparados a um “botão de pressão”, fazendo a adesão forte entre uma célula e outra. Células epiteliais são células do tecido epitelial que revestem as superfícies do corpo e formam as glândulas. Zônula de oclusão: é uma espécie de “cinturão adesivo” das células epiteliais, que une fortemente as células, impedindo a passagem de nutrientes entre elas, submetendo a entrada da substância ao controle da membrana plasmática. Zônula aderente: encontrada em vários tecidos, promovendo a adesão entre as células. Nessa especialização ocorre a passagem de pequena quantidade de substâncias entre as células. Junção comunicante: pequenos canais existentes entre as células que permitem a troca de substâncias entre elas. 18 BIOLOGIA I Cílios e Flagelos: projeções da membrana, os cílios são curtos e em maior número, fazendo a locomoção celular, limpeza das vias respiratórias e retenção de nutrientes; já os flagelos são maiores e pouco numerosos; relacionam­se apenas à locomoção celular. Microvilosidades: projeções da membrana com formato de “dedos de luva”, tendo como função aumentar a superfície de absorção de nutrientes nas células epiteliais do intestino. 19 BIOLOGIA I AULA 09 • CITOPLASMA O citoplasma é o espaço existente entre a membrana plasmática e o núcleo, constituído por água, proteínas, sais minerais e açúcares. O citoplasma é o local onde ocorre a maioria das reações químicas vitais da célula (metabolismo), e é dividido em duas partes: Ectoplasma: situado logo abaixo da membrana plasmática, é pobre em organelas, mais viscoso (consistência de gelatina mole); Organelas são estruturas presentes no citoplasma, que desempenham funções específicas no metabolismo celular. Endoplasma: mais interno, abundante em organelas e tem consistência mais fluida. Ciclose Ciclose é o movimento de água que ocorre no interior do citoplasma, facilmente observado nas células vegetais, que possuem grande vacúolo central (que armazena água nos vegetais). 20 BIOLOGIA I Movimento amebóide A célula pode se locomover através da emissão de pseudópodes, trocando a posição e consistência do ectoplasma com o endoplasma. Os pseudópodes se projetam para frente, aderem­se a uma superfície e puxam a célula para frente, de modo semelhante ao que fazem as amebas e as lesmas. Pseudópodes são falsos pés gelatinosos, formados por expansões citoplasmáticas, utilizadas na locomoção, nutrição e defesa das células. 21 BIOLOGIA I AULA 10 • ORGANELAS CELULARES As organelas celulares são estruturas presentes no citoplasma das células eucariontes, com funções específicas no metabolismo celular. A quantidade de organelas varia muito, de acordo com o tipo de célula e a localização da célula no corpo. Reticulo endoplasmático rugoso (RER) É uma organela membranosa, na forma de sacos achatados, com ribossomos aderidos à sua superfície. Graças à presença dos ribossomos, sua função é de síntese de proteínas. Reticulo endoplasmático liso (REL) Trata­se de uma organela membranosa que não apresenta ribossomos aderidos e tem a forma de tubos e canais. As funções dessa organela são de síntese de lipídios, armazenamento temporário de substâncias e desintoxicação. 22 BIOLOGIA I 23 BIOLOGIA I AULA 11 • ATIVIDADES DE REVISÃO De acordo com a constituição, os seres vivos são divididos em dois tipos de células: procarionte e eucarionte. As células procariontes e eucariontes são diferenciadas, principalmente no que se refere ao envoltório nuclear (carioteca), pois nas procariontes não encontramos essa estrutura. Além disso, estas têm poucas organelas (ribossomos). Por esses motivos, dizemos que a célula eucarionte é mais evoluída, pois, para cada função que a célula desempenhar, existe uma estrutura específica (organela). 1. As cianobactérias são procariontes. Do ponto de vista estrutural, tipicamente suas células demonstrariam a ausência de: a) membrana plasmática b) polissomas c) membrana nuclear d) inclusões celulares e) parede celular 2. A membrana plasmática é constituída quimicamente por: a) glicídio e ácidos nucléicos b) fosfolipídios e proteínas c) proteínas e ácidos nucléicos d) água e proteínas e) glicídio e fosfolipídios 3. Qual desse é o transporte através da membrana celular que requer energia e que ocorre contra o gradiente de concentração? a) Osmose b) Difusão c) Transporte passivo d) Transporte ativo e) Endocitose 4. O nome da proteína que executa a difusão facilitada é: a) transmembrana b) receptora c) permeases d) superficial e) defensora 5. Dizemos que uma solução é isotônica em relação a uma célula quando, estando esta imersa na solução: a) há entrada de água na célula. b) há entrada de sais minerais na célula. 24 BIOLOGIA I c) há saída de água da célula. d) há saída de sais minerais da célula. e) não há nem entrada nem saída de água da célula. 6. Considere o texto a seguir: “Imediatamente após o nascimento da criança, o útero da mãe é invadido por um grande número de células semelhantes aos macrófagos; em aproximadamente dez dias ele passa de 2Kg, seu peso logo após o parto, para 50g, que é seu peso normal.” Essa regressão da parede uterina relaciona­se diretamente ao processo de: a) fagocitose b) embriogênese c) gametogênese d) hemólise e) osmose 7. A incorporação de gotículas no citoplasma, por invaginação da membrana plasmática, formando vesículas, denomina­se: a) fagocitose b) clasmocitose c) endocitose d) pinocitose e) plasmólise 8. Nos animais existem células especializadas na absorção de diversas substâncias. Nos mamíferos, as células mais bem estudadas são as do epitélio intestinal. Essas células possuem, em sua membrana plasmática, especializações ou diferenciações que possibilitam uma absorção mais eficiente do alimento ingerido. Tais especializações são denominadas: a) desmossomos b) interdigitações c) hemidesmossomos d) microvilosidades e) plasmodesmos 9. A propósito de cílios e flagelos, qual das alternativas é verdadeira? a) Os cílios são responsáveis pela locomoção de procariontes e os flagelos, de eucariontes. b) Só se encontram os cílios em relação com o movimento vibrátil de células fixas, e os flagelos, em relação com a locomoção de seres unicelulares. c) Ambos são estruturas de função idêntica que se distinguem por diferenças quanto ao tamanho e ao número por célula. d) Os cílios determinam a movimentação de fluidos extracelulares, o que não pode ser realizado pelos flagelos. e) O movimento flagelar é ativo e consome energia, em oposição ao movimento ciliar, que é passivo e provocado pelas correntes líquidas intracitoplasmáticas. Respostas dos Exercícios 1. As cianobactérias são procariontes. Do ponto de vista estrutural, tipicamente suas células demonstrariam a ausência de: RESPOSTA CORRETA: C 2. A membrana plasmática é constituída quimicamente por: RESPOSTA CORRETA: B 25 BIOLOGIA I 3. Qual desse é o transporte através da membrana celular que requer energia e que ocorre contrao gradiente de concentração? RESPOSTA CORRETA: D 4. O nome da proteína que executa a difusão facilitada é: RESPOSTA CORRETA: C 5. Dizemos que uma solução é isotônica em relação a uma célula quando, estando esta imersa na solução: RESPOSTA CORRETA: E 6. Considere o texto a seguir: “Imediatamente após o nascimento da criança, o útero da mãe é invadido por um grande número de células semelhantes aos macrófagos; em aproximadamente dez dias ele passa de 2Kg, seu peso logo após o parto, para 50g, que é seu peso normal.” Essa regressão da parede uterina relaciona­se diretamente ao processo de: RESPOSTA CORRETA: A 7. A incorporação de gotículas no citoplasma, por invaginação da membrana plasmática, formando vesículas, denomina­se: RESPOSTA CORRETA: D 8. Nos animais existem células especializadas na absorção de diversas substâncias. Nos mamíferos, as células mais bem estudadas são as do epitélio intestinal. Essas células possuem, em sua membrana plasmática, especializações ou diferenciações que possibilitam uma absorção mais eficiente do alimento ingerido. Tais especializações são denominadas: RESPOSTA CORRETA: D 9. A propósito de cílios e flagelos, qual das alternativas é verdadeira? RESPOSTA CORRETA: C 26 BIOLOGIA I AULA 12 • ORGANELAS CELULARES – COMPLEXO OU APARELHO DE GOLGI É constituído de bolsas membranosas, achatadas e empilhadas como pratos, atuando como centro de armazenamento, transformação, empacotamento e liberação de substâncias na célula, processo genericamente chamado de secreção celular. Essa organela participa também da secreção de enzimas digestivas pelo pâncreas, e da formação do acrossomo do espermatozóide. REL ­ Síntese de lipídios O REL produz lipídios, como a lecitina e colesterol, que são os principais componentes lipídicos de todas as membranas celulares. Outros tipos de lipídios produzidos são os hormônios esteróides, entre os quais estão a testosterona e o estrógeno, hormônios sexuais produzidos nas células dos aparelhos reprodutores masculino e feminino. REL ­ Armazenamento temporário de substâncias Nas fibras musculares, o REL recebe o nome de retículo sarcoplasmático, cuja função é armazenar o íon cálcio, que é muito importante para que a contração muscular ocorra. REL ­ Desintoxicação Nas células hepáticas, o REL absorve substâncias tóxicas, como álcool e excesso de medicamentos, modificando­os ou destriundo­os, para não causarem danos ao organismo; dessa forma, essas células apresentam grandes quantidades de retículo endoplasmátiço liso. 27 BIOLOGIA I Complexo de Golgi – Secreção Celular Muitas das substâncias produzidas pelas células que serão eliminadas passam pelo complexo de Golgi, indo atuar em diferentes partes do organismo. Um exemplo é o que ocorre com as enzimas digestivas produzidas e eliminadas pelas células de diversos órgãos (estômago, intestino, pâncreas, etc.). O muco que lubrifica as superfícies internas do corpo também é processado e eliminado pelo complexo de Golgi. As células que têm por função produzir grandes quantidades de uma determinada substância terão o complexo de Golgi bem desenvolvido. Complexo de Golgi – secreção de enzimas digestivas pelo pâncreas 28 BIOLOGIA I As enzimas digestivas do pâncreas são produzidas pelo retículo endoplasmático rugoso; são levadas até o complexo de Golgi, onde são empacotadas em pequenas bolsas que se acumulam em um dos pólos da célula pancreática. Quando o alimento entra no organismo, as bolsas cheias de enzimas se deslocam até a membrana plasmática, unem­se a ela, e eliminam seu conteúdo para o meio exterior (exocitose). Exocitose ­ Qualquer processo de saída de substâncias da célula, controlado pela membrana plasmática. Complexo de Golgi – Formação do acrossomo do espermatozóide Essa organela tem um importante papel na formação dos espermatozóides, que contêm bolsas com enzimas digestivas, que perfuram as membranas do ovócito para permitir a fecundação. As bolsas com enzimas, denominadas acrossomo, são formadas pelas proteínas produzidas pelo RER e empacotadas pelo complexo de Golgi. Localizam­se no topo do espermatozóide. 29 BIOLOGIA I AULA 13 • ORGANELAS CELULARES (CONTINUAÇÃO) Lisossomos As proteínas produzidas no RER são encaminhadas para o complexo de Golgi, que armazena, transforma a proteína em enzima digestiva, empacota e libera uma bolsa membranosa cheia de enzimas digestivas, o lisossomo. A função atribuída a essa organela é a de digestão intracelular. O fagossomo e pinossomo (bolsas de alimento formadas na fagocitose e pinocitose) se unem aos lisossomos formando o vacúolo digestivo, dando início à quebra do alimento presente dentro do vacúolo. Os produtos da digestão passam pela membrana do vacúolo indo para o citoplasma, onde a célula utilizará esses nutrientes em seu metabolismo. Os restos da digestão, permanecem dentro do vacúolo, que passa a ser chamado de vacúolo residual. Este encosta na membrana plasmática e libera seu conteúdo para o exterior (exocitose). Autofagia É o processo pelo qual a célula digere partes de si mesma com o auxílio de seus lisossomos. A autofagia é um processo indispensável à sobrevivência da célula, sendo em alguns casos uma atividade puramente alimentar. Mas se um organismo for privado de alimento por 30 BIOLOGIA I muito tempo, e as reservas energéticas (tecido adiposo) se esgotarem, as células para sobreviver passam a digerir partes de si mesma, como forma de obter energia para seu metabolismo. Tecido adiposo ­ Tecido que armazena gordura em suas células, responsável por modelar o corpo, fornecer energia e manutenção da temperatura corporal. A autofagia se inicia com a aproximação do lisossomo da estrutura a ser eliminada, englobando­a, formando o vacúolo autofágico, digerindo­a. Os restos desse processo permanecem dentro do vacúolo, que passa a se chamar vacúolo residual, igual ao da digestão intracelular, que encostará na membrana para expelir seu conteúdo. Lisossomos e doenças Silicose A silicose é muito comum em trabalhadores que lidam com o amianto, cujos componentes incluem a sílica, uma substância inorgânica que forma minúsculos cristais que ficam em suspensão no ar. Ao ser inalados, podem se acumular nos pulmões, onde são fagocitados pelas células dos alvéolos pulmonares, mas não são digeridos, por se tratar de substância inorgânica. O grande acúmulo dessas partículas nos lisossomos das células acaba por perfurá­los, o que provoca o derramamento das enzimas e a digestão generalizada de células pulmonares, provocando a morte por parada respiratória. 31 BIOLOGIA I Doença de Tay­sachs Manifesta­se geralmente nos primeiros anos de vida, causando retardo mental, atraso no desenvolvimento, paralisia, cegueira, manchas resinianas vermelho­cereja e a morte em torno de 3 a 4 anos de idade. Ocorre pela falta da enzima hexosaminidase A nos lisossomos, que passam a acumular o gangliosídio GM2, principalmente nas células do cérebro, produzindo o quadro grave da doença. 32 BIOLOGIA I AULA 14 • ORGANELAS CELULARES (CONTINUAÇÃO) Peroxissomos São bolsas membranosas que contêm enzimas digestivas, principalmente a enzima catalase, que o diferencia dos lisossomos. A catalase converte a H2O2 (água oxigenada), formada durante a digestão de aminoácidos e gorduras, que é prejudicial para as células, em H2O (água) e O2 (gás oxigênio), portanto, a função dessa organela é a desintoxicação celular. Mitocôndrias São organelas membranosas importantíssimas para as células, pois são responsáveis pela respiração celular e obtenção de energia na forma de ATP, sendo por isso verdadeiras “casas de força” das células. As fibras musculares, por exemplo, devido ao gasto de energia para que a contração ocorra, deverão ter muitas mitocôndrias. Estrutura das mitocôndrias. As mitocôndrias são encontradas em todos os tipos celulares, exceto nas bactérias, cianobactérias e células vermelhas do sangue. Suas dimensões variam entre 0,2 a 7,0m de diâmetro; o seu número varia de dezenas até centenas, dependendo do tipo de célula; essa variação vai ocorrer de acordo com a quantidade de energia gasta pela célula: células que consomem muita energia apresentaram mais mitocôndrias. São delimitadas por duas membranas lipoprotéicas. A mais externa é lisa e permeável, e a interna dobra­se formando cristas (pregas da membrana), que se projetam para o interior da organela. Esta é rica em enzimas funcionalmente muito ativas, selecionando de modo eficaz substâncias que a atravessam. A parte interna das mitocôndrias é preenchida pela matriz mitocondrial, que é um fluido onde estão presentes enzimas, DNA, RNA, pequenos ribossomos e substâncias necessárias à fabricação de determinadas proteínas. 33 BIOLOGIA I No interior das mitocôndrias ocorre a respiração celular, em que moléculas orgânicas de alimento reagem com o oxigênio, transformando­se em gás carbônico e água, liberando energia (ATP). Cloroplastos São típicos das células vegetais, produzem energia através da fotossíntese, que ocorre graças à presença da clorofila armazenada nessa organela. 34 BIOLOGIA I AULA 15 • ORGANELAS CELULARES (CONTINUAÇÃO) Citoesqueleto Complexa rede de finíssimos tubos e filamentos protéicos entrelaçados e interligados, divididos em microtúbulos e filamentos citoplasmáticos. O citoesqueleto é responsável pela forma, organização interna e pelos movimentos das células eucariontes. Centríolos Presentes na maioria dos organismos eucariontes, com exceção das plantas angiospermas. Em geral, ocorrem aos pares e são responsáveis pela emissão de fibras protéicas para a divisão celular e também por produzir os cílios e flagelos. Angiospermas ­ São plantas superiores, dotadas de flores, sementes e frutos. 35 BIOLOGIA I AULA 16 • NÚCLEO CELULAR O pesquisador escocês Robert Brown (1773­1858) é considerado o descobridor do núcleo celular. O nome núcleo vem do grego nux, que significa semente, pela comparação que ele fez aos frutos. É o centro de controle das atividades celulares e o “arquivo” das informações hereditárias que a célula transmite às suas filhas ao se reproduzir. Em geral, cada célula apresenta um único núcleo, mas existem aquelas que possuem mais de um, ou seja, são multinucleadas, como é o caso, das fibras musculares estriadas, as longas células de nossos músculos; outras não apresentam núcleo na fase adulta, como é o caso das hemáceas, que perdem o núcleo ao atingir a corrente sanguínea – por esse motivo, os glóbulos vermelhos (hemáceas) são constantemente produzidos. Estruturas do núcleo Carioteca ou membrana nuclear A carioteca é formada por duas membranas lipoprotéicas de organização molecular semelhante à das demais membranas celulares. Entre essas duas membranas, localiza­se a cavidade perinuclear, que é um estreito espaço entre elas. A carioteca é perfurada por milhares de poros, por onde as substâncias entram e saem do núcleo. Os poros contêm uma complexa estrutura protéica, que funciona como uma válvula que se abre para passar a substância e se fecha em seguida. Dessa forma, a função da carioteca através dos poros é controlar a entrada e saída de substâncias. Na face interna da carioteca, observa­se a lâmina nuclear, que é uma estrutura protéica que lhe dá sustentação e participa da fragmentação e da reconstituição da carioteca na divisão celular. Cromatina É um conjunto de fios, formado por uma longa molécula de DNA cada um, associada a moléculas de histonas. 36 BIOLOGIA I Nucléolos É o local onde os ribossomos são fabricados. São corpos densos e arredondados, constituídos por proteínas, grãos de ribonucleoproteínas (RNA associado a proteínas) e um pouco de DNA. 37 BIOLOGIA I AULA 17 • ESTRUTURA DOS CROMOSSOMOS Os cromossomos de uma célula humana são 46 filamentos, constituídos por uma única molécula de DNA e por histona. A condensação cromossômica deixa os cromossomos com aspecto de “bastões” curtos e grossos, nos quais as regiões mais condensadas são chamadas constricções. Cada cromossomo condensado tem a forma de um par de bastões unidos num ponto específico, o centrômero. Esses dois bastões cromossômicos são denominados de cromátides­irmãs, que são idênticas. Condensação cromossômica ­ Fenômeno que ocorre na divisão celular, para separar os 46 cromossomos, tornando­os mais curtos e grossos. Tipos de cromossomos As partes do cromossomo separadas pelo centrômero são chamadas braços cromossômicos. A relação de tamanho entre eles, definida pela posição do centrômero, permite classificar os cromossomos em quatro tipos. 38 BIOLOGIA I • Metacêntrico: quando o centrômero está no meio do cromossomo, formando dois braços cromossômicos de mesmo tamanho; • Submetacêntrico: possuem o centrômero um pouco deslocado da região mediana, ficando com dois braços cromossômicos de tamanhos desiguais; • Acrocêntrico: o centrômero localiza­se bem próximo a uma das extremidades, ficando com um braço cromossômico grande e outro muito pequeno; • Telocêntrico: o centrômero está localizado na extremidade, ficando apenas um braço cromossômico. 39 BIOLOGIA I AULA 18 • ATIVIDADES DE REVISÃO 1. Analisando a morfologia da célula testicular ao microscópio eletrônico, um pesquisador observou no citoplasma grande quantidade de retículo endoplasmático liso. A partir dessa informação, pode­se atribuir a essa célula elevada capacidade de: a) síntese de lipídios b) endocitose de diversas substâncias c) síntese protéica d) produção de calor e) digestão intracelular 2. As proteínas, ao ser sintetizadas, permanecem no próprio citoplasma ou então são secretadas. Além do polissoma, qual das organelas abaixo está diretamente relacionada com a síntese de proteínas para “exportação”? a) Peroxissoma b) Mitocôndria c) Retículo endoplasmático d) Microtúbulo e) Lisossomo 3. Algumas células da traquéia secretam muco, que é um tipo de glicoproteína. A organela celular responsável por tal função é: a) o retículo endoplasmático rugoso b) o complexo de Golgi c) o cloroplasto d) a mitocôndria e) o centríolo 4. Nas células, a destruição de organelas é função: a) dos lisossomos b) das mitocôndrias c) dos centros celulares d) do complexo de Golgi e) do retículo endoplasmático 5. A síntese de lipídios ocorre no: a) nucléolo b) citosol c) citoesqueleto d) retículo endoplasmático liso e) retículo endoplasmático rugoso 6. Quais são os organóides da célula vegetal responsáveis respectivamente pela respiração, secreção e síntese de proteínas? a) Mitocôndria, complexo de Golgi e ribossomo b) Mitocôndria, vacúolo e lisossomo c) Ribossomo, vacúolo e complexo de Golgi d) Ribossomo, plasmalema e cromoplastos e) Mitocôndria, lisossomo e ribossomo 40 BIOLOGIA I 7. A água oxigenada (H2O2) é normalmente formada nas células como um subproduto de algumas reações químicas. Devido a ser extremamente tóxica, deve ser rapidamente decomposta. Para neutralizar a ação da água oxigenada, a célula utiliza­se da enzima X contida na organela Y. X e Y são, respectivamente: a) catalase e peroxissomo b) glicosidase e retículo endoplasmático rugoso c) peroxidase e lisossomo d) catalase e complexo de Golgi e) esfingomielinase e lisossomo 8. Qual das estruturas abaixo participa diretamente da formação do fuso (emissão de fibras protéicas) nos processos de divisão celular ? a) Mitocôndrias b) Retículo endoplasmático c) Leucoplastos d) Centríolos e) Complexo de Golgi 9. A retirada do núcleo de uma célula resulta, depois de algum tempo, na parada de uma função que é especificamente por ele regulada. Essa função: a) é a respiração b) é a síntese protéica c) é a digestão d) são os movimentos citoplasmáticos e) são as trocas de substâncias com o meio exterior 10. Qual das seguintes estruturas celulares é responsável pela formação dos ribossomos? a) Retículo endoplasmático b) Complexo de Golgi c) Centríolo d) Nucléolo e) Lisossomo Respostas dos Exercícios 1. Analisando a morfologia da célula testicular ao microscópio eletrônico, um pesquisador observou no citoplasma grande quantidade de retículo endoplasmático liso. A partir dessa informação, pode­se atribuir a essa célula elevada capacidade de: RESPOSTA CORRETA: A 2. As proteínas, ao ser sintetizadas, permanecem no próprio citoplasma ou então são secretadas. Além do polissoma, qual das organelas abaixo está diretamente relacionada com a síntese de proteínas para “exportação”? RESPOSTA CORRETA: C 3. Algumas células da traquéia secretam muco, que é um tipo de glicoproteína. A organela celular responsável por tal função é: RESPOSTA CORRETA: B 4. Nas células, a destruição de organelas é função: RESPOSTA CORRETA: A 5. A síntese de lipídios ocorre no: RESPOSTA CORRETA: D 6. Quais são os organóides da célula vegetal responsáveis respectivamente pela respiração, secreção e síntese de proteínas? RESPOSTA CORRETA: A 41 BIOLOGIA I 7. A água oxigenada (H2O2) é normalmente formada nas células como um subproduto de algumas reações químicas. Devido a ser extremamente tóxica, deve ser rapidamente decomposta. Para neutralizar a ação da água oxigenada, a célula utiliza­se da enzima X contida na organela Y. X e Y são, respectivamente: RESPOSTA CORRETA: A 8. Qual das estruturas abaixo participa diretamente da formação do fuso (emissão de fibras protéicas) nos processos de divisão celular? RESPOSTA CORRETA: D 9. A retirada do núcleo de uma célula resulta, depois de algum tempo, na parada de uma função que é especificamente por ele regulada. Essa função: RESPOSTA CORRETA: B 10. Qual das seguintes estruturas celulares é responsável pela formação dos ribossomos? RESPOSTA CORRETA: D 42
