Os seres vivos são belos!

Esse texto didático foi desenvolvido pelo Núcleo de Ensino Pesquisa e
Extensão do Departamento de Biologia Celular da Universidade Federal do
Paraná, NUEPE, para ser utilizado nos computadores individuais do Programa
Um Computador Por Aluno, PROUCA, bem como nos demais computadores
escolares e pessoais. Nível: ensino fundamental. Todas as sugestões para
melhoria desse trabalho são bem-vindas.
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quaisquer meios obedece a licença Creative Commons Atribuição-NãoComercialCompartilhaIgual 3.0 Brasil
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Os seres vivos são belos!
E são todos formados por células!
Contato
Núcleo de Ensino Pesquisa e
Extensão – BioCel-UFPR.
www.nuepe.ufpr.br
Autores
Claudia Daniela Cavichiolo
Ruth Janice Guse Schadeck
Márcia Helena Mendonça
Revisão e didática
Mateus Chicarelli Diana Duarte
Laura de Lannoy
Agências financiadoras
Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Eukaryota_diversity_2.jpg
Licença Creative Commons : Atribuição-CompartilhaIgual (CC BY-SA 2)
Veja alguns deles em movimento!
Programas de formação de
professores
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de
Bolsas
de
Iniciação
à
Docência,
CAPES/PIBID/UFPR,
e
Licenciar/UFPR
Os animais mais rápidos da terra
Flor desabrochando
Peixes nadando
Texto Desenvolvido para
utilização no Programa Um
Computador por Aluno PROUCA - e demais
computadores escolares.
Os exemplos acima mostram imensa diversidade que existe entre nós,
seres vivos que habitamos este planeta. E somos todos formados por uma
unidade básica: as células!
Quais são os tipos de células que existem?
Existem
celulares:
dois
células
grandes
tipos
eucarióticas
e
procarióticas. As células eucarióticas
são maiores e apresentam uma estrutura
mais
complexa
que
as
células
procarióticas e núcleo contendo o DNA.
Compare
na
micrografia
(foto
ao
microscópio) ao lado o tamanho destes
tipos celulares.
As células procarióticas são mais
simples e o DNA está em contato direto
com o citoplasma. Além dessas existem
muitas outras diferença que você verá ao
longo deste capítulo. Iniciaremos o nosso
estudo abordando as células eucarióticas.
Quantas células têm em um
organismo?
Existem organismos formados por
apenas uma célula e são conhecidos
como unicelulares, como os protozoários.
Já organismos pluricelulares são formados
por muitas células.
Parte 1
As células
eucarióticas
Vamos começar o nosso estudo pelos
organismos unicelulares.
Veja alguns deles em movimento!
Endereços dos links
Paramecium -http://www.olympusbioscapes.com/gallery/2013/
Euglena- https://www.youtube.com/watch?v=jl0TzaWUQWk
Giardia - http://www.plospathogens.org/article/fetchSingleRepresentation.action?uri=info:doi/10.1371/ journal.ppat.1002167.s002
O paramécio como modelo de estudo da
célula eucariótica
Para entendermos a estrutura de uma célula eucariótica usaremos o
paramécio, um protozoário formado por uma única célula, como modelo de estudo. É
um organismo heterótrofo, pois não produz o próprio alimento, vastamente distribuído
na natureza e facilmente encontrado em lagos e águas paradas. Pode ser observado
ao microscópio de luz, sem nenhum preparo especial. Ele se movimenta em meio
líquido graças aos cílios que recobrem sua superfície.
ida.
Observação do paramécio ao
microscópio de luz
Materiais
- cultura de paramécio que pode ser obtida a partir de água de aquário
(http://educador.brasilescola.com/estrategias-ensino/visualizacao-paramecium.htm)
-1 lâmina
-1 lamínula
-1 conta gotas
- pedaços de papel absorvente.
Desenvolvimento
Pingar 2 gotas da cultura da cultura do paramécio sobre a lâmina. Cobrir com
lamínula e observar. Como o paramécio é muito rápido faz-se necessário diminuir os seus
movimentos. Um método é colocar alguns fios de algodão bem distendidos entre a lâmina e
lamínula Neste caso deve-se ter o cuidado de não deixar os fios muito espessos para não
correr o risco de quebrar a lamínula na objetiva da 40X. Outra forma é diminuir a
temperatura da infusão do paramécio colocando por alguns minutos em água bem fria.
Cobrir com a lamínula. Pronto! Eles já podem ser observados no microscópio.
Atenção! Embora o paramécio não seja patogênico sempre há o risco de
contaminação por outros organismos que podem fazer mal para a saúde. Portanto, siga as
normas de segurança no laboratório, como o uso de luvas, óculos de segurança e jaleco, e
descarte o material em solução germicida.
Vídeo “A estrutura das células”
O paramécio observado ao
microscópio
linda
do o núcleo e o DNA e as
experiência. Com base neste tipo de
organelas. Após isso faz-se uma
observação foi construído um vídeo
síntese sobre a estrutura geral de
que descreve a estrutura geral das
células
células.
vídeo
então a descrição animada da
em
estrutura de uma célula procariótica.
focalizando
é
uma
movimento, segue-se a abordagem
Inicia-se
o
o
paramécio
eucarióticas.
Segue-se
Assista ao vídeo e....aprenda mais fácil!
O paramécio, como qualquer célula eucariótica, apresenta núcleo
delimitado por um sistema de duas membranas denominado envoltório nuclear
(antigamente chamado carioteca), membrana plasmática e citoplasma. Analise
a figura abaixo que mostra esses componentes representados no paramécio
que você acabou de observar ao microscópio ou em vídeo.
.
MEMBRANA PLASMÁTICA
A membrana plasmática é
Em
síntese,
permite
e
uma película formada por lipídios e
entrada e a saída de moléculas
proteínas que envolve o citoplasma,
necessárias para o funcionamento
separando a célula do ambiente
celular,
externo e regulando as substâncias
moléculas
que entram e saem da célula. Por
permanecer no interior celular,
isso
tem
bem como não permite e entrada
seletiva,
de moléculas desnecessárias ou
se
diz
que
ela
permeabilidade
exemplificado
membrana
no
detalhe
plasmática
da
da
figura
anterior e descrita na figura abaixo
seguir com mais detalhes.
impede
a
que
saída
de
necessitam
que em um dado momento não
sejam
úteis
para
a
célula.
Como a maioria das moléculas atravessa a membrana?
Poucas
conseguem
moléculas
atravessar
pela
parte lipídica da membrana. A
maioria
dos
entram
e
compostos
saem
da
que
célula
atravessam a membrana pelas
proteínas, como mostrado na
figura ao lado.
Assim se a célula possui a proteína que transporta uma determinada molécula
ela atravessa a membrana.
Da mesma forma, se célula não apresenta a proteína transportadora para uma
determinada molécula ela não consegue entrar ou sair da célula.
Entram e saem da célula centenas de tipos diferentes de moléculas. Para cada
tipo tem mais de uma proteína transportadora específica. Imagine quantas proteínas
transportadoras existe em uma membrana!
No paramécio membrana plasmática é contínua ao redor dos cílios
No paramécio a membrana
plasmática é contínua ao redor dos
cílios, que são prolongamentos
semelhante a dedos de luva, na
superfície celular como representado
na figura abaixo. Os cílios são
responsáveis pela locomoção deste
protozoário.
Todas as células apresentam cílios?
A maioria das células não possue
cílios na sua superfície. As superfícies
celulares podem ser muito lisas, como
o
eritrócito,
ou
apresentarem
projeções celulares (que não são
cílios) como o linfócito, além de
ondulações e outros relevos.
NÚCLEO CELULAR
As células eucarióticas apresentam o
núcleo
delimitado
pelo
envoltório
nuclear,
formado por duas membranas. Em vários
pontos essas membranas se fundem formando
poros pelos quais acontece o transporte de
moléculas entre o núcleo e o citoplasma. No
interior do núcleo se encontra o DNA, que é o
material genético de todas as células.
Qual é a função do DNA?
O DNA contém a informação para a formação das estruturas necessárias
para o funcionamento da célula de todos os seres vivos e é a responsável pelas
características dos indivíduos
Mas o DNA não está sozinho! Está associado com proteínas
formando filamentos de diferentes espessuras. O núcleo é preenchido com
estes filamentos, como você pode verificar na figura a abaixo, os quais se
dobram muitas vezes, podendo até enrolar-se sobre si mesmo. Esses
filamentos são chamados filamentos de cromatina. Durante a divisão celular
esses filamentos se condensam formando os cromossomos que passam a ser
visíveis individualmente através do microscópio.
Para saber mais sobre o núcleo acesse:
http://www.youtube.com/watch?v=n2LHXpCMFNU
CITOPLASMA: CITOSOL E ORGANELAS
Citoplasma é todo conteúdo entre o núcleo e a membrana plasmática.
Compõe-se de um líquido (chamado de citosol), que, próximo à membrana
torna-se mais gelatinoso, e de organelas.
Vamos exemplificar com a figura abaixo através de artifícios gráficos. A
célula apresenta núcleo, membrana plasmática e citoplasma, como mostrado
na célula da esquerda. Se excluirmos dessa célula o núcleo e a membrana, o
restante é citoplasma, como você observa na célula do meio. Se retirarmos as
organelas do citoplasma o que sobre é o citosol, evidenciado na célula da
direita.
Vamos conhecer um pouco mais as organelas?
Clique na imagem abaixo e acesse uma célula
interativa e...divirta-se!
Parte 2
células
eucarióticas
que formam os
animais
“Células animais”
Os animais são organismos pluricelulares, isto é, se
compõem de muitas células. Os seres humanos
apresentam aproximadamente setenta e cinco trilhões
de células.
As células agrupadas formam
tecidos
(epitelial,
conjuntivo,
parede de tijolos. Cada tijolo, nesta
analogia,
representa
uma
célula.
muscular e nervoso) que em conjunto
Existem tecidos nos quais as células
formam órgãos. Os conjuntos de
estão
órgãos
aderidas umas as outras.
que
atividade
desempenham
em
comum
uma
muito
juntas,
firmemente
formam
Em outros as células estão
sistemas. Por exemplo, o conjunto de
mais distantes, mas aderidas a uma
boca, esôfago, estômago, intestinos,
matriz entre elas. Por analogia com a
pâncreas, fígado e vesícula biliar
parede de tijolos, cimento entre elas
formam o sistema digestório.
está
A formação dos tecidos é
semelhante à construção de uma
A
mostra
porção
figura
ao
uma
pequena
de
esôfago
lado
epitélio
do
observado
ao
microscópio de luz, corado
aqui em rosa. Observe que
as células mudam de forma
ao
longo
do
epitélio,
apresentando-se
maiores
ou mais achatadas e que
estão muito aderidas umas
as outras.
em
grande
quantidade.
A imagem abaixo mostra células do sangue e foi e obtida através do
microscópio eletrônico. Neste caso, as células estão imersas em uma fração
líquída e não aprestam ligações entre elas.
Você já parou para pensar na imensa quantidade de células que
circula no sangue nos organismos animais? Note a quantidade de
células presente nesse fragmento microscópico!
As células de animais apresentam as mesmas estruturas básicas
observadas em nosso modelo de organismo unicelular, o paramécio, visto
anteriormente: membrana plasmática, núcleo e citoplasma. Veja a figura:
Observe que as vesículas de transporte
Todas as células animais são iguais?
Todas
as
células
animais
número de cada um dos tipos de
apresentam as estruturas discutidas
organelas e como se arranjam no
nos
interior celular variam de uma célula
parágrafos
anteriores.
Entretanto, a forma das células, o
para outra. Veja alguns exemplos:
Células secretoras de muco
Apresenta uma distribuição
interna das organelas que favorece a
ela desempenhar a sua função, já
que as secreções só podem ser
libertadas em um dos lados da célula
como mostrado na figura ao lado.
Como o muco contém carboidratos
apresentam um complexo de Golgi
muito abundante, uma vez que é
nele que acontece a síntese dos
carboidratos
atenção
na
do
muco.
disposição
Preste
de
seus
componentes e sua forma. Ela é uma
célula alongada que tem organelas
que produzem e processam o muco
contido nas vesículas de secreção.
.
Plasmócitos
Plasmócitos são células que sintetizam anticorpos, são arredondadas e
apresentam o retículo endoplasmático rugoso muito desenvolvido, visto que é
nessa organela que os anticorpos, que são proteínas, são sintetizados. Veja na
figura 16 uma imagem de microscopia eletrônica que evidencia o retículo
endoplasmático no citoplasma desta célula.
Imagem de um plasmócito ao microscópio eletrônico de transmissão.
Neurônios
Essas células podem exibir
as
células
vizinhas
formando
uma grande variedade de formas.
complexas redes de transmissões
Apresentam prolongamentos celulares
elétricas. Para cumprir a sua função
denominados axônios e
dendritos
apresentam um grande número de
pelos quais acontece a transmissão
ribossomos e retículo endoplasmático,
do impulso nervoso. Veja na 17 a
pois
quantidade desses prolongamentos
quantidade de proteínas.
celulares, os quais se conectam com
necessitam
de
uma
grande
Em síntese, todas as células
posição dependem do tipo celular
eucarióticas apresentam o núcleo
analisado.
delimitado pelo envoltório nuclear
residências de alvenaria. Todas são
formado por duas membranas, o
formadas por tijolos, tem banheiro,
citoplasma formado pelo citosol e
cozinha, quartos e sala. Mas a
organelas, e a membrana plasmática.
distribuição interna, o tamanho e o
A forma da célula, a quantidade de
número dos mesmos são particulares
cada um dos tipos das organelas e
para
suas localizações, o formato e a
.
Pode-se
cada
comparar
a
residência
Parte 3
As células eucarióticas
que formam as
Plantas
“Células Vegetais”
As células vegetais possuem todas as estruturas da célula
animal, com exceção dos centríolos. Além disso, apresentam
parede celular, vacúolos e cloroplastos, estruturas que a
célula animal não apresenta.
Vamos ver com mais detalhes as estruturas das células vegetais que
não estão presentes nas células animais.
Cloroplasto
É uma organela essencial para que os vegetais realizem a fotossíntese.
Devido a esse processo eles são considerados seres autótrofos, ou seja,
produzem o próprio alimento. Apresenta um pigmento verde que confere cor as
folhas e caules, a clorofila. Este pigmento é poderoso! Consegue absorver
“pacotes de energia da luz solar” , denominados fótons, e transferi-los para
moléculas orgânicas, como os açucares. Assim, converte a energia da luz em
energia química, essencial para o funcionamento celular. Sem os cloroplastos e
a fotossíntese não teríamos condições de vida na terra.
Você conhece a Elódea, uma planta muito utilizada em aquários?
Clique na figura e veja os seus cloroplastos se
movimentando
https://www.youtube.com/watch?v=BB5rvjZzgFU
Vacúolos
Vacúolos são organelas que podem apresentar diferentes funções,
dependendo da célula e do vegetal. São capazes de armazenar substâncias,
como nutrientes e pigmentos, desempenhar funções digestivas semelhante a
dos lisossomos de células animais e regular a pressão interna das células,
dentre outras.
A parede celular
Sua principal função é conferir resistência e proteção celular. Graças a
ela as células vegetais podem ficar, por exemplo, expostos à água e não se
romperem. É formada por celulose, um polímero de glicose, não é digerido nos
animais. Devido a isso constituem as fibras dos alimentos, fundamentais para o
bom funcionamento do intestino.
As células vegetais formam tecidos?
Da mesma forma que as células animais, elas se organizam em tecidos
formando as partes da planta. Veja fotomicrografia (foto obtida ao microscópio)
do corte transversal de um caule:
Parte 4
As células
pROCARIÓTICAS
O que são células procarióticas?
São as bactérias e estão disseminadas no solo, na água, no ar, nas
rochas associados a organismos pluricelulares. Em humanos existem bactérias
que normalmente estão associadas à pele e não causam doenças. Outras por
sua, podem causar doneças e infecções. Por exemplo,
a bactéria
Propionibacterium acnes é uma bactéria anaeróbia, que usa as secreções
produzidas pelas glândulas sebáceas para o seu crescimento levando à
inflamação dos folículos pilosos, resultando em lesões popularmente chamadas
de espinhas ou acnes.
As bactérias são muito menores e mais simples que as células
eucarióticas. Compare o tamanho delas com um neutrófilo, células de defesa
do sangue que destroem as bactérias que podem causar doenças e dessa
forma protegem o nosso organismo.
Acompanhe o neutrófilo perseguindo uma
bactéria!
Este
vídeo
foi
produzido em 16mm
no ano de 1950 por
David
Rogers
Vanderbilt
USA.
da
University,
Tem
sido
extensivamente usado
ao longo da história da
biologia celular. É um
dos mais belos vídeos
que
mostram
fagocitose.
a
https://www.youtube.co
m/watch?v=MgVPLNu_S-w
Devido
ao
fato
de
serem muito pequenas, as
células procarióticas são mais
bem
visualizadas
ao
microscópio eletrônico como
mostra a figura
ao lado.
Neste
bactérias
caso
as
foram ampliadas 20.000X.
As
células
procarióticas apresentam as
estruturas
qualquer
básicas
célula:
de
Staphylococcus
aureus
observado
através
de
microscopia
eletrônica
de
varredura,
colorida
artificialmente. Imagem de domínio público. Autora da
foto: Janice Haney Carr
material
genético, membrana plasmática e citoplasma. Além desses componentes
também apresentam parede celular, com exceção de um tipo de bactérias
muito pequenas denominadas micoplasmas.
Nucleóide
projetam para o citoplasma, nas
O cromossomo bacteriano é
quais
se
concentram
formado por DNA circular. No interior
envolvidas
da célula bacteriana ele se enrola
energia.
sobre si mesmo e se associa a
Parede celular
proteínas específicas formando uma
Protege
região
chamada
nucleóide,
sem
no
enzimas
fornecimento
a
célula
de
e
é
citosol
e
responsável pelo seu formato.
membrana ao seu redor, em contato
direto com o citoplasma. O DNA das
células procarióticas tem as mesmas
Citoplasma
Formado
pelo
funções das células eucarióticas, ou
ribossomos. A célula bacteriana não
seja,
apresenta nenhuma das organelas
armazenar
a
informação
presentes nas célula eucarióticas.
genética.
Portanto,
Membrana plasmática
síntese
Além
desempenhar
de
as reações da
proteínas,
todas
as
as
demais reações necessárias para
funções de delimitação celular e
manter a célula viva acontecem no
permeabilidade seletiva, como em
citosol.
qualquer
de
exceto
célula,
a
membrana
plasmática nas bactérias também é
responsável por importantes reações
bioquímicas
relacionadas
fornecimento de energia
ao
para a
célula. Em alguns tipos de bactérias
pode
fazer
invaginações
denominadas mesossomos que se
As estruturas descritas acima
estão presentes em todas as células
procarióticas. Mas, dependendo do
tipo de bactéria, outras estruturas
como flagelos, fímbrias e cápsula são
observados. Veja na figura abaixo a
representação de uma bactéria que
apresenta todas as estruturas.
Autora: Mariana Ruiz Villarreal. Domínio público.
Estrutura uma célula procariótica.
Para que serve o flagelo?
As bactérias que apresentam flagelos podem se locomover em meio
líquido. Veja!
https://www.youtube.com/watch?v=891M1TH99_8
Para que serve a cápsula?
A cápsula é uma substancia gelatinosa que recobre a parede celular que
algumas bactérias apresentam e tem importante função na adesão, dentre
outras. Por exemplo, quando não se escova os dentes de maneira correta as
bactérias se multiplicam rapidamente e se aderem umas as outras através das
suas cápsulas formando a placa.
Analise placa bacteriana! Veja o que ela pode causar!
Para
prevenir
e
eliminar a placa bacteriana
é necessário realizar a
escovação
dos
fato
longa
data
como
você
de
conhecido,
dentes,
pode observar na figura ao
lado. Ao escovar os dentes
as bactérias são varridas e
os
dentes
limpos.
permanecem
É
necessário
também escovar a língua e
a as bochechas para evitar
o mau-hálito. Uma boa
higiene
bucal
também
assegura
melhores
condições de saúde para
todo o corpo.
Vamos ver o jeito certo de escovar os dentes?
https://www.youtube.com/watch?v=hYFzMh3WHzA
Todas as bactérias são do “mal”?
Não! Por exemplo, o conjunto das bactérias no intestino, chamada
de flora intestinal, é essencial para o funcionamento intestinal. Além
disso, as bactérias também são usadas na produção de muitos alimentos
como queijo e iogurte, bem como na produção de medicamentos.
Considerações finais
Neste capítulo vimos alguns aspectos básicos sobre a
estrutura e função celular. Muito mais já se sabe sobre a estrutura e
funcionamento celular e a cada dia novas descobertas estão sendo
realizadas. Informações fantásticas estão sendo produzidas a cada
dia. A nossa responsabilidade é que estes sejam conhecimentos
aplicados em prol do bem de todos os seres vivos