FACULDADE DE CIÊNCIAS HUMANAS E DA SAÚDE IBES

FACULDADE DE CIÊNCIAS HUMANAS E DA SAÚDE
IBES - Instituto Brasileiro de Educação e Saúde
Curso de Licenciatura Plena em Educação Física
Rafael André de Araújo
Mestrado em Educação Física e Saúde pela UCB - DF.
Graduado em Educação Física pela UCB - DF.
Coordenador do Curso de Educação Física da FACHS
Coordenador dos Cursos de Pós-Graduação Latu Sensu do IBES.
Currículo lattes: http://lattes.cnpq.br/4592706602776681
E-mail: [email protected]
MSN: [email protected]
Brasília – DF
2011
RESUMO
Célula, unidade mínima de um organismo, capaz de atuar de maneira autônoma. Alguns organismos microscópicos, como bactérias e
protozoários, são células únicas, enquanto os animais e plantas são formados por muitos milhões de células organizadas em tecidos e
órgãos. Pode-se classificá-las em células procarióticas e eucarióticas. As primeiras, que incluem bactérias e algas verde-azuladas,
são células pequenas, de 1 a 5 µm de diâmetro, e de estrutura simples. O material genético (ADN) não está rodeado por nenhuma
membrana que o separe do resto da célula. As células eucarióticas, que formam os demais organismos vivos, são muito maiores
(medem entre 10 a 50 µm de comprimento) e têm o material genético envolto por uma membrana que forma um órgão esférico
importante chamado de núcleo. Apesar das muitas diferenças de aspecto e função, todas as células estão envolvidas numa membrana
- chamada membrana plasmática - que encerra uma substância rica em água, chamada citoplasma. Quase todas as células
bacterianas e vegetais estão também encapsuladas numa parede celular grossa e sólida, composta de polissacarídeos, externa à
membrana plasmática. Todas as células contêm informação hereditária codificada em moléculas de ácido desoxirribonucléico (ADN);
esta informação dirige a atividade da célula e assegura a reprodução e a transmissão dos caracteres à descendência. Núcleo: é o
órgão mais importante em quase todas as células animais e vegetais; é esférico, mede cerca de 5 µm de diâmetro, e está rodeado por
uma membrana dupla. A interação com o citoplasma acontece através de orifícios chamados de poros nucleares. Dentro do núcleo, as
moléculas de ADN e proteínas estão organizadas em cromossomos, que costumam aparecer dispostos em pares idênticos. O núcleo
controla a síntese de proteínas no citoplasma. O ARN mensageiro (ARNm) é sintetizado de acordo com as instruções contidas no ADN
e deixa o núcleo através dos poros. Já no citoplasma, o ARNm une-se a corpos pequenos chamados ribossomas e codifica a estrutura
primária de uma proteína específica. Citoplasma: compreende todo o volume da célula, com exceção do núcleo. Engloba numerosas
estruturas especializadas e organelas. Citoesqueleto: é uma rede de filamentos protéicos do citosol que se encarrega de manter a
estrutura e a forma da célula. Também é responsável por muitos dos movimentos celulares. Mitocôndrias: uma das organelas mais
importantes do citoplasma e é encontrada em quase todas as células eucarióticas. São as organelas produtoras de energia. Os
cloroplastos são organelas ainda maiores, encontradas nas células de plantas e algas. Outras organelas: A maior parte dos
componentes da membrana celular forma-se numa rede tridimensional irregular de espaços, rodeada, por sua vez, por uma membrana
e chamada de retículo endoplasmático (RE), no qual formam-se também os materiais expulsos pela célula. O aparelho de Golgi é
formado por pilhas de sacos planos envoltos em membranas. Este aparelho recebe as moléculas formadas no retículo endoplasmático,
transforma-as e dirige-as para diferentes lugares da célula. Os lisossomas são pequenas organelas que contêm reservas de enzimas
necessárias à digestão celular de várias moléculas indesejáveis. As membranas formam muitas outras vesículas pequenas,
encarregadas de transportar materiais entre organelas. Componentes químicos da célula: Água - 70% do volume celular é composto
por água, que dissolve e transporta materiais na célula e participa de inúmeras reações bioquímicas. Sais minerais - São reguladores
químicos. Carboidratos - Compostos orgânicos formados por carbono, hidrogênio e oxigênio. Exemplos: monossacarídeos (glicose e
frutose); dissacarídeos (sacarose, lactose e maltose); polissacarídeos (amido, glicogênio e celulose). Que tem a função de fornecer
energia através das oxidações e participação em algumas estruturas celulares. Lipídios - Compostos formados por carbono, hidrogênio
e oxigênio; insolúveis em água e solúveis em éter, acetona e clorofórmio. Exemplos: lipídios simples (óleos, gorduras e cera) e lipídios
complexos (fosfolipídios). Tem participação celular e fornecimento de energia através da oxidação. Proteínas - Compostos formados
por carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, que constituem polipeptídios (cadeias de aminoácidos). Exemplo: Albumina, globulina,
hemoglobina etc. Sua função é na participação da estrutura celular, na defesa (anticorpos), no transporte de íons e moléculas e na
catalisação de reações químicas. Ácidos Nucléicos - Compostos constituídos por cadeias de nucleotídeos; cada nucleotídeo é
formado por uma base nitrogenada (adenina, guanina, citosina, timina e uracila), um açúcar (ribose e desoxirribose) e um ácido
fosfórico. Ácido Desoxirribonucléico (DNA) - Molécula em forma de hélice formada por duas cadeias complementares de
nucleotídeos. O DNA é responsável pela transmissão hereditária das características. Ácido Ribonucléico (RNA) - Molécula formada
por cadeia simples de nucleotídeos. O RNA controla a síntese de proteínas. Trifosfato de Adenosina (ATP) - Tipo especial de
nucleotídeo, formado por adenina, ribose e três fosfatos. Tem a função de armazenar energia nas ligações fosfato. Membrana Celular:
a membrana celular é semipermeável e seletiva; transporta materiais passiva ou ativamente. Transporte Passivo - Difusão no sentido
dos gradientes de concentração, sem gasto de energia. Como no transporte de glicose. Transporte Ativo - Movimentação contra
gradientes de concentração, com gasto de energia. Exemplo: bomba de sódio, que concentra K+ mais dentro que fora da célula e Na+
mais fora que dentro. Transporte Facilitado - Proteínas transportadoras ou permeases modificam a permeabilidade da membrana;
ocorre tanto passiva quanto ativamente. Célula Animal - Organização do Citoplasma Celular: Citoplasma Fundamental Hialoplasma - colóide com 85% de água e proteínas solúveis e insolúveis (microfilamentos e microtúbulos); reversão de gel para sol e
vice-versa. Retículo Endoplasmático (RE) - Sistema de endomembranas que delimitam canais e vesículas. RE rugoso - retículo
endoplasmático associado a ribossomos; local de síntese de proteínas; também denominado RE granular. RE liso - retículo
endoplasmático sem ribossomos; local de síntese de lipídios e de carboidratos complexos; também denominado RE agranular.
Ribossomos: Grânulos de 15 a 25 nm de diâmetro, formados por duas subunidades; associam-se ao RE ou encontram-se livres no
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hialoplasma; são constituídos por proteínas e RNA ribossômico; ligam-se ao RNA mensageiro formando polirribossomos. Tem a função
de síntese de proteínas. Complexo de Golgi: Sistema de bolsas achatadas e empilhadas, de onde destacam-se as vesículas;
pequenos conjuntos que são denominados dictiossomos. Armazenam substâncias produzidas pela célula. Lisossomos: São pequenas
vesículas que contêm enzimas digestivas; destacam-se do complexo de Golgi e juntam-se aos vacúolos digestivos. Fazem a digestão
intracelular; em alguns casos, extracelular. Peroxissomos; São pequenas vesículas que contêm peroxidase. Tem a função de
decomposição de peróxido de hidrogênio (H2O2), subproduto de reações bioquímicas, altamente tóxico para a célula. Vacúolos: São
cavidades limitadas por membrana lipoprotéica. Os vacúolos podem ser digestivos, autofágicos ou pulsáteis. Vacúolo Digestivo - As
partículas englobadas são atacadas pelas enzimas lisossômicas, formando um fagossomo. Vacúolo Autofágico - Digere partes da
própria célula. Vacúolo Pulsátil - Controla o excesso de água da célula; comum nos protozoários de água doce. Centríolos ou
Diplossomos: Organelas constituídas por dois cilindros perpendiculares um ao outro; cada cilindro é formado por nove trincas de
microtúbulos; ausentes nas células dos vegetais superiores. Tem a função de orientação do processo de divisão celular. Cílios e
Flagelos: São expansões filiformes da superfície da célula; os cílios são curtos e geralmente numerosos; os flagelos são longos e em
pequeno número. São formados por nove pares periféricos de microtúbulos e um par central; o corpúsculo basal, inserido no
citoplasma, é idêntico aos centríolos. Tem a função de movimentação da célula ou do meio líquido. Mitocôndrias: São organelas
ovóides ou em bastonete, formadas por uma dupla membrana lipoprotéica e uma matriz. A membrana externa é contínua e a interna
forma as cristas mitocondriais. Nestas, prendem-se as partículas mitocondriais, constituídas por enzimas respiratórias: NAD, FAD e
citocromos. Possuem DNA, sintetizam proteínas específicas e se auto-reproduzem. Produz energia na célula, sob forma de ATP.
Célula e Energia (Respiração Celular). A respiração celular é a obtenção de energia pela oxidação de moléculas orgânicas,
principalmente glicose.
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REVISÃO DE LITERATURA
Célula
A célula representa a menor porção de matéria viva. São as unidades estruturais e funcionais dos
organismos vivos. A nível estrutural podem ser comparadas aos tijolos de uma casa, a nível funcional podem ser
comparadas aos aparelhos e eletrodomésticos que tornam uma casa habitável. Cada tijolo ou aparelho seria
como uma célula. Alguns organismos, tais como as bactérias, são unicelulares (consistem em uma única célula).
Outros organismos, tais como os seres humanos, são pluricelulares.
O corpo humano é constituído por 100 trilhões (1013) de células mais 90 trilhões de células de
microrganismos que vivem em simbiose com o nosso organismo; um tamanho de célula típico é o de 10 µm;
uma massa típica da célula é 1 nanograma. Em 1837, antes de a teoria final da célula estar desenvolvida, um
cientista tcheco de nome Jan Evangelista Purkyňe observou "pequenos grãos" ao olhar um tecido vegetal
através de um microscópio.
A teoria da célula, desenvolvida primeiramente em 1838 por Matthias Jakob Schleiden e por Theodor
Schwann, indica que todos os organismos são compostos de uma ou mais células. Todas as células vêm de
células preexistentes. As funções vitais de um organismo ocorrem dentro das células, e todas elas contêm
informação genética necessária para funções de regulamento da célula, e para transmitir a informação para a
geração seguinte de células. De acordo com a organização estrutural, as células são divididas em: Células
Procarióticas; e Células Eucarióticas
Células Procarióticas
As células procariontes ou procarióticas, também chamadas de protocélulas, são muito diferentes
das eucariontes. A sua principal característica é a ausência da membrana carioteca individualizando o núcleo
celular, pela ausência de alguns organelos e pelo pequeno tamanho que se acredita que se deve ao fato de não
possuírem compartimentos membranosos originados por evaginação ou invaginação. Também possuem DNA na
forma de um anel associado a proteínas básicas e não a histonas (como acontece nas células eucarióticas, nas
quais o ADN se dispõe em filamentos espiralados e associados a histonas).
Estas células são desprovidas de mitocôndrias, plastídeos, complexo de Golgi, retículo
endoplasmático e sobretudo cariomembrana o que faz com que o ADN fique disperso no citoplasma. A este
grupo pertencem seres pubianoses ou peuvicos: Bactérias; Cianófitas (Cyanobacterias); e PPLO (pleuropneumonia like organisms).
Estrutura típica de uma célula procarionte, representada por uma bactéria: 1. Cápsula, 2. Parede celular,
3. Membrana plasmática, 4. Citoplasma, 5. Ribossomos, 6. Mesossomos, 7. DNA (nucleóide), 8. Flagelo
bacteriano.
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Células Eucarióticas
As células eucariontes ou eucarióticas, também chamadas de eucélulas, são mais complexas que
as procariontes. Possuem membrana nuclear individualizada e vários tipos de organelas. Todos
os animais e plantas são dotados deste tipo de células.
É altamente provável que estas células tenham surgido por um processo de aperfeiçoamento contínuo
das células procariontes, o que chamamos de Endossimbiose.
Não é possível avaliar com precisão quanto tempo a célula "primitiva" levou para sofrer
aperfeiçoamentos na sua estrutura até originar o modelo que hoje se repete na imensa maioria das células, mas
é provável que tenha demorado muitos milhões de anos. Acredita-se que a célula "primitiva" tivesse sido bem
pequena e para que sua fisiologia estivesse melhor adequada à relação tamanho × funcionamento era
necessário que crescesse.
Acredita-se que a membrana da célula "primitiva" tenha emitido internamente prolongamentos
ou invaginações da sua superfície, os quais se multiplicaram, adquiriram complexidade crescente,
conglomeraram-se ao redor do bloco inicial até o ponto de formarem a intrincada malha do retículo
endoplasmático. Dali ela teria sofrido outros processos de dobramentos e originou outras estruturas
intracelulares como o complexo de Golgi, vacúolos, lisossomos e outras.
Quanto aos cloroplastos (e outros plastídeos) e mitocôndrias, atualmente há uma corrente de cientistas
que acreditam que a melhor teoria que explica a existência destes orgânulos é a Teoria da Endossimbiose,
segundo a qual um ser com uma célula maior possuía dentro de si uma célula menor mas com melhores
características, fornecendo um refúgio à menor e esta a capacidade de fotossintetizar ou de sintetizar
proteínas com interesse para a outra. Nesse grupo encontram-se:
 Células Vegetais (com cloroplastos e com parede celular; normalmente, apenas, um grande vacúolo
central)
 Células Animais (sem cloroplastos e sem parede celular; vários pequenos vacúolos).
Outros componentes celulares
 Cílios e Flagelos, Cromossomo, Proteínas - 10%, ADN (DNA) - 0,4%, ARN (RNA) - 0,7%, Lípidos 2%, Outros compostos orgânicos - 0,4 %, Outros compostos inorgânicos - 1,5%
Estrutura de uma célula animal típica: 1. Nucléolo, 2. Núcleo celular, 3. Ribossomos, 4. Vesículas, 5.
Ergastoplasma ou Retículo endoplasmático rugoso (RER), 6. Complexo de Golgi, 7. Microtúbulos, 8. Retículo
endoplasmáticoliso (REL), 9. Mitocôndrias, 10. Vacúolo, 11. Citoplasma, 12. Lisossomas e 13. Centríolos.
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Biologia Celular
Biologia celular ou citologia é o ramo da biologia que estuda as células no que diz respeito à sua
estrutura, suas funções e sua importância na complexidade dos seres vivos. É estudada em cursos da área de
saúde e biológicas. Com a invenção do Microscópio óptico foi possível observar estruturas nunca antes vistas
pelo homem, as células. Essas estruturas foram mais bem estudadas com a utilização de técnicas
de citoquímica e o auxílio fundamental do microscópio eletrônico.
A biologia celular concentra-se no entendimento do funcionamento dos vários sistemas celulares, o
aprendizado de como estas células são reguladas e a compreensão do funcionamento de suas estruturas.
A biologia celular é um estudo detalhado dos componentes da célula. Estes componentes são de
importância vital para a vida da célula e em geral para a vida dos seres vivos (os quais são formados por
células).
Os componentes que dão vida à célula compreendem: a membrana citoplasmática, o núcleo,
as mitocôndrias, os retículos endoplasmáticos liso e rugoso, os lisossomos, o complexo de Golgi,
nucléolo, peroxissomos, centríolos, citoesqueleto e cloroplastos e parede celular, sendo este último encontrado
em bactérias, fungos e vegetais.
Com o advento da microscopia eletrônica, a qual propicia aumentos de 200.000 a 400.000 vezes com
resolução de objetos tão pequenos quanto 1 ångstron (1å =10-4 µm), a visualização de estruturas celulares e
também dos vírus puderam ser, então, desvendados pela ciência.
Membrana plasmática
A membrana plasmática, membrana celular ou plasmalema é a estrutura que delimita todas
as células vivas, tanto as procarióticas como as eucarióticas. Ela estabelece a fronteira entre o meio intracelular,
o citoplasma, e o ambiente extracelular, que pode ser a matriz dos diversos tecidos.
Aparece em eletromicrografias como duas linhas escuras separadas por uma faixa central clara, com
uma espessura de 7 a 10 nm. Esta estrutura trilaminar encontra-se em todas as membranas encontradas nas
células, sendo por isso chamada de unidade de membrana ou membrana unitária.
A membrana celular não é estanque, mas uma “porta” seletiva que a célula usa para captar os
elementos do meio exterior que lhe são necessários para o seu metabolismo e para libertar as substâncias que a
célula produz e que devem ser enviadas para o exterior (sejam elas produtos de excreção, das quais deve se
libertar, ou secreções que a célula utiliza para várias funções relacionadas com o meio).
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Composição Química
Açúcares
Todas as membranas plasmáticas celulares são constituídas predominantemente
por fosfolipídeos e proteínas em proporções variáveis e uma pequena fração de açúcares, na forma
de oligossacarídeos. Exteriormente, na grande maioria das células animais, a membrana plasmática apresenta
uma camada rica em glicídeos: o glicocálix ou glicocálice. Entre outros papeis, o glicocálix tem a função de
reconhecimento químico da célula para seu exterior e tem também função protetora, impedindo que alguns tipos
de vírus ou bactérias se anexem à célula.
Lipídios
Os lipídios presentes nas membranas celulares pertencem predominantemente ao grupo
dos fosfolipídeos. Estas moléculas são formadas pela união de três grupos de moléculas menores: um álcool,
geralmente o glicerol, duas moléculas de ácidos graxos e um grupo fosfato, que pode conter ou não uma
segunda molécula de álcool. A estrutura das membranas deve-se primariamente a essa camada dupla de
fosfolipídios. Esses lipídios são moléculas longas com uma extremidade hidrofílica (tem afinidade com a água) e
a cadeia hidrofóbica (não tem afinidade com a água).
O grupo fosfato está situado nas lâminas externas da estrutura trilaminar. A parte situada entre as
lâminas fosfatadas é composta pelas cadeias hidrofóbicas. As membranas animais possuem ainda o colesterol,
e as células vegetais possuem outros esteróis, importantes para o controle da fluidez das membranas. Em certa
temperatura, quanto maior a concentração de esteróis, menos fluida será a membrana. As células procariontes,
salvo algumas exceções, não possuem esteróis.
Proteínas
As proteínas são os principais componentes funcionais das membranas celulares. A maioria das
proteínas da membrana celular está mergulhada na camada dupla do fosfolipídios, interrompendo sua
continuidade, são as proteínas integrais. Outras, as proteínas periféricas, estão aderentes às extremidades de
proteínas integrais. Algumas proteínas atuam no transporte de substâncias para dentro ou para fora da célula.
Entre estas, encontram-se glicoproteínas (proteínas ligadas a carboidratos). Algumas destas proteínas formam
conexões, os fibronexos, entre o citoplasma e macromoléculas da matriz extracelular. Os grupos sangüíneos AB-O, M-N e Rh, bem como fatores HLA, são antígenos da superfície externa da membrana.
Principais características da membrana celular
A membrana celular é responsável pela manutenção de uma substancia do meio intracelular, que é
diferente do meio extracelular e pela recepção de nutrientes e sinais químicos do meio extracelular. Para o
funcionamento normal e regular das células, deve haver a seleção das substâncias que entram e o impedimento
da entrada de partículas indesejáveis, ou ainda, a eliminação das que se encontram no citoplasma. Por ser o
componente celular mais externo e possuir receptores específicos, a membrana tem a capacidade de reconhecer
outras células e diversos tipos de moléculas, como hormônios.
As membranas celulares possuem mecanismos de adesão, de vedação do espaço intercelular e de
comunicação entre as células. Os microvilos ou microvilosidades são muito freqüentes e aumentam a superfície
celular. Não confundir a membrana celular com a parede celular (das células vegetais, por exemplo), que tem
uma função principalmente de proteção mecânica da célula. Devido à membrana citoplasmática não ser muito
forte, as plantas possuem a parede celular, que é mais resistente.
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A membrana celular é uma camada fina e altamente estruturada de moléculas de lípidos e proteínas,
organizadas de forma a manter o potencial eléctrico da célula e a controlar o que entra e sai da célula
(permeabilidade seletiva da membrana). Sua estrutura só vagamente pode ser verificada com um microscópio de
transmissão eletrônica. Muitas vezes, esta membrana contém proteínas receptoras de moléculas específicas,
os Receptores de membrana, que servem para regular o comportamento da célula e,
nos organismos multicelulares, a sua organização em tecidos (ou em colónias). Por outro lado, a membrana
celular não é, nem um corpo rígido, nem homogêneo é muitas vezes descrita como um fluido bidimensional e
tem a capacidade de mudar de forma e invaginar-se para o interior da célula, formando alguns dos
seus organelos.
Transporte através das membranas
Mesmo nas membranas não biológicas, como as de plástico ou celulose, há moléculas que as
conseguem atravessar, em determinadas condições. Dependendo das propriedades da membrana e das
moléculas (ou átomos ou íons) em presença, o transporte através das membranas classifica-se em:
 Transporte passivo – quando não envolve o consumo de energia do sistema, sendo utilizada
apenas a energia cinética das moléculas; a movimentação dá-se a favor do gradiente de concentração.
 Transporte ativo – quando o transporte das moléculas envolve a utilização de energia pelo
sistema; no caso da célula viva, a energia utilizada é na forma de Adenosina tri-fosfato (ATP); a movimentação
das substâncias dá-se contra o gradiente de concentração.
O transporte através das membranas pode ainda ser classificado em mediado,
envolve permeases (transporte ativo e difusão facilitada), e não-mediado (difusão direta).
Transporte passivo
O interior das células – o citoplasma – é basicamente uma solução aquosa de sais e
substâncias orgânicas. O transporte passivo de substâncias na célula pode ser realizado através de difusão ou
por osmose. A difusão se dá quando a concentração interna de certa substância é menor que a externa, e as
partículas tendem a entrar na célula. Quando a concentração interna é maior, as substâncias tendem a sair. A
difusão pode ser auxiliada por enzimas permeases sendo classificada Difusão facilitada. Quando não há ação de
enzimas, é chamada difusão simples.
Quando a concentração externa de substâncias é menor que a interna, parte do líquido citoplasmático
tende a sair fazendo com que a célula murche - plasmólise. Quando a concentração interna é menor, o líquido do
meio externo tende a entrar na célula, dilatando-a - Turgência, entretanto existe ainda a situação em que a célula
murcha e depois por motivos externos volta a obter sua quantidade normal de água, então esse fato é chamado
de Deplasmólise, ou seja, uma plasmólise inversa. Neste caso, se a diferença de concentração for muito grande,
pode acontecer que a célula estoure. As células que possuem vacúolos são mais resistentes à diferença de
concentração, pois estas organelas, além de outras funções, agem retendo líquido.
Transporte ativo
O transporte ativo através da membrana celular é primariamente realizado pelas enzimas ATPases,
como a importante bomba de sódio e potássio, que tem função de manter o potencial eletroquímico das células.
Muitas células possuem uma ATPase do cálcio que opera as concentrações intracelulares baixas de cálcio e
controla a concentração normal (ou de reserva) deste importante mensageiro secundário. Uma outra enzima
atua quando a concentração de cálcio sobe demasiadamente. Isto mostra que um íon pode ser transportado por
diferentes enzimas, que não se encontram permanentemente ativas.
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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 duma vesícula; e
 Exocitose – em que uma vesícula contendo material que deve ser expelido se une à membrana
celular, que depois expele o seu conteúdo.
Núcleo Celular
O núcleo celular é uma organela primeiramente descrito por Franz Bauer, em 1802, é
uma estrutura presente nas células eucariontes, que contém o ADN (ou DNA) da célula. É delimitado
pelo envoltório nuclear, e se comunica com o citoplasma através dos poros nucleares. O núcleo possui duas
funções básicas: regular as reações químicas que ocorrem dentro da célula, e armazenar as informações
genéticas da célula. O seu diâmetro pode variar de 11 a 22.25 μm.
Além do material genético, o núcleo também possui algumas proteínas com a função de regular
a expressão gênica, que envolve processos complexos de transcrição, pré-processamento
do mRNA (RNA mensageiro), e o transporte do mRNA formado para o citoplasma. Dentro do núcleo ainda se
encontra uma estrutura denominada nucléolo, que é responsável pela produção de subunidades dos ribossomos.
O envoltório nuclear é responsável tanto por separar as reações químicas que ocorrem dentro do citoplasma
daquelas que ocorrem dentro do núcleo, quanto por permitir a comunicação entre esses dois ambientes. Essa
comunicação é realizada pelos poros nucleares que se formam da fusão entre a membrana interna e a externa
do envoltório nuclear.
O interior do núcleo é composto por uma matriz denominada de nucleoplasma, que é um líquido de
consistência gelatinosa, similar ao citoplasma. Dentro dele estão presentes várias substâncias necessárias para
o funcionamento do núcleo, incluindo bases nitrogenadas, enzimas, proteínas e fatores de transcrição. Também
existe uma rede de fibras dentro do nucleoplasma (chamada de matriz nuclear), cuja função ainda está sendo
discutida.
O ADN presente no núcleo encontra-se geralmente organizado na forma de cromatina (que pode
ser eucromatina ou heterocromatina), durante o período de interfase. Durante a divisão celular, porém, o material
genético é organizado na forma de cromossomos. Sua posição é geralmente central, acompanhando o formato
da célula, mas isso pode variar de uma para outra. Nos eritrócitos dos mamíferos, o núcleo está ausente.
Nucléolos
Nucléolos são organóides presente em células eucarióticas, ligados principalmente à coordenação do
processo reprodutivo das células (embora desapareça logo no início da divisão celular) e ao controle dos
processos celulares básicos, pelo fato de conter trechos de DNA específicos, além de inúmeras proteínas
associadas ou não a RNAr.
São corpúsculos arredondados de aspecto esponjoso, mergulhados diretamente no nucleoplasma,
uma vez que não possuem membrana envolvente.
O nucléolo tem por função a organização dos ribossomos. Quanto maior o seu número e tamanho,
maior é a síntese protéica da célula. A porção fibrilar densa é mais central e é formada
por RNAr (RNA ribossômico) e proteínas ribossomais.
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A porção granular é mais periférica e é formada por subunidades ribossômicas em formação. A região
organizadora do nucléolo é a cromatina associada ao nucléolo, que na divisão encontra-se
nos satélites dos cromossomos acrocêntricos. Não é uma estrutura compacta, pois nota-se a invasão
do nucleoplasma. Os ribossomos são formados a partir das proteínas ribossômicas, que são importadas do
citoplasma e se associam com o RNAr.
Cromossomos
Quando observamos células em processo de divisão, no lugar da cromatina aparecem corpúsculos
compactos em forma de bastonetes, facilmente visíveis ao microscópio óptico. Esses corpúsculos receberam o
nome de cromossomos. O cromossomo é formado por um filamento dobrado por várias vezes sobre si mesmo,
devido a um intenso enrolamento de DNA (ácido desoxirribonucléico) e agrupamento das histonas (proteínas do
núcleo). Essa forma compacta facilita o movimento do material genético durante a divisão celular.
Como o DNA pode estar duplicado, cada cromossomo pode aparecer sob a forma de dois filamentos
compactos, chamados cromátides, que permanecem ligados por uma região, o centrômero.
Classificação dos cromossomos
As partes de um cromossomo separadas pelo centrômero são chamadas braços cromossômicos. De
acordo com o tamanho dos braços, determinado pela posição do centrômero, os cromossomos são classificados
em quatro tipos:
a. Metacêntrico: possui braços aproximadamente do mesmo tamanho;
b. Submetacêntrico: possui um dos braços menor que o outro;
c. Acrocêntrico: possui um dos braços muito pequeno em relação ao outro;
d. Telocêntrico: possui apenas um braço, pois o centrômero se localiza na extremidade do filamento
do cromossomo.
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Gene
As moléculas de DNA cromossômico contêm instruções para a fabricação de todas as proteínas do
organismo. Cada segmento de DNA que contém instrução para uma proteína é chamado gene.
Genoma
Cada espécie apresenta características próprias, em última análise determinadas por seu conjunto de
genes. O conjunto de genes típico da espécie é o genoma. Na espécie humana, por exemplo, o genoma está
distribuído entre 23 tipos de cromossomo. Cada pessoa possui, em suas células, 23 pares de cromossomos,
portanto, dois genomas completos em cada célula.
Cromossomos Homólogos
Todos nós já fomos constituído por uma única célula, o zigoto, resultante da fusão de um óvulo com um
espermatozóide. O núcleo do óvulo humano (parte materna), contém 23 cromossomos, e o núcleo do
espermatozóide (parte paterna), outros 23, correspondentes aos do óvulo. O zigoto contém, portanto, 23 pares
de cromossomos. Os membros de cada par, um proveniente da mãe e outro do pai, são
chamados cromossomos homólogos. Os cromossomos de um mesmo par de homólogos são morfologicamente
semelhantes, isto é, apresentam mesmo tamanho e forma. Quanto aos genes, os cromossomos, embora
bastante semelhantes, não são exatamente iguais.
Cromossomos Sexuais
Células de mulheres e homens têm cariótipos ligeiramente diferentes. Um dos 23 pares de
cromossomos difere nos sexos, sendo por isso denominado par de cromossomos sexuais. Nas mulheres, os dois
cromossomos desse par, chamados cromossomos X, são idênticos entre si. Nos homens, o par de cromossomos
sexuais é formado por um cromossomo X, idêntico ao das mulheres, e por um cromossomo Y, exclusivo dos
homens.
Cromossomos Autossomos
Os 22 pares de cromossomos presentes em ambos os sexos são denominados autossomos. Assim, o
cariótipo de uma mulher normal apresenta 22 pares de autossomos e dois cromossomos X (44A + XX), enquanto
o de um homem normal apresenta 22 pares de autossomos, um cromossomo X e um cromossomo Y (44A + XY).
Citoplasma
Na região da célula compreendida entre o núcleo e a membrana plasmática, encontramos o
citoplasma. O citoplasma é formado por uma espécie de líquido gelatinoso – a matriz citoplasmática, também
chamada hialoplasma ou citosol – e várias estruturas celulares, os organóides (órgão + óide, "semelhante a").
Essas estruturas desempenham funções específicas para as células de forma semelhante à que os órgãos
desempenham para os organismos desenvolvidos. São organóides (organelas) da célula: os centríolos, os
ribossomos, o retículo endoplasmático, o complexo de Golgi, os cloroplastos e as mitocôndrias etc.
Os centríolos
Centríolos ou centros celulares são feixes curtos de microtúbulos localizados no
citoplasma das células eucariontes, ausentes em alguns protistas, gimnospermas, angiospermas e fungos.
Normalmente, as células possuem um par de centríolos posicionados lado a lado ou posicionados
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perpendicularmente. São constituídos por nove túbulos triplos ligados entre si, formando um tipo decilindro. Dois
centríolos dispostos perpendicularmente formam um diplossomo. Têm origem comum com os centrossomos que
dão origem a flagelos e cílios que efetuam o movimento em certos tipos celulares e organismos protistas.
O centríolo ajuda na separação das células esticando-se na hora da divisão então os cromossomos
ficam ali em volta dos tubos do cetríolo e quando acaba a divisão celular os cromossomos e centríolos já estão
em seus devidos lugares. O mecanismo de separação e funcionamento do centríolo não está bem explicado até
o momento. Sabe-se que exerce função vital na divisão celular. Durante os processos mitótico e meiótico, feixes
de microtúbulos e microfibrilas são sintetizados no citoplasma (e recebem o nome de ásteres) e posicionados de
modo a uma de suas extremidades ficar ligada ao centríolo, enquanto a outra extremidade prende-se ao
centrômero do cromossomo. Esta polarização e os microtúbulos associados são conhecidos como fuso mitótico.
É através da tubulina que o fuso mitótico é destruído. O próprio centríolo é duplicado, e cada novo
centríolo com os microtúbulos associados migra para uma extremidade da célula, puxando para si cada estrutura
originada na reprodução celular. O centríolo, portanto, age como organizador das estruturas celulares durante
sua reprodução. Acredita-se que haja outras funções para os centríolos durante a intérfase.
Os ribossomos
Presentes em todos os seres vivos são grãos formados por ácido ribonucléico (RNA) e proteínas
(duas subunidades). Nas células eucariotas, os ribossomos podem aparecer livres no hialoplasma ou associados
à membrana do retículo (RE rugoso). É nos ribossomos que ocorre a síntese das proteínas. A síntese é feita
através da união entre aminoácidos, sendo o mecanismo controlado pelo RNA. Este é produzido no núcleo da
célula, sob o comando do DNA. O RNA, apóia o num grupo de ribossomos chamado polirribossomo
ou polissoma, comanda a seqüência de aminoácidos da proteína. Durante esse trabalho, os ribossomos vão
"deslizando" pela molécula de RNA, à medida que a proteína vai sendo fabricada.
Reticulo endoplasmático
O retículo endoplasmático é uma organela exclusiva de células eucariontes. Formado a partir da
invaginação da membrana plasmática, é constituído por uma rede de túbulos e vesículas achatadas e
interconectadas, que comunicam-se com o envoltório nuclear (carioteca). Foi descoberto em 1945 pelo
citologista belga Albert Claude.
O retículo endoplasmático está envolvido na síntese de proteínas e lipídios, na desintoxicação celular e
no transporte intracelular. Existem dois tipos de retículos, classificados de acordo com a presença ou ausência
de ribossomos em sua superfície: rugoso ou liso, respectivamente.
Retículo endoplasmático rugoso
O retículo endoplasmático rugoso (RER), também chamado retículo endoplasmático
granuloso ou ergastoplasma (do grego ergozomai, que significa "elaborar", "sintetizar"), é formado por
sistemas de vesículas achatadas com ribossomos aderidos à membrana, o que lhe confere aspecto granular.
Participa da síntese de proteínas, que serão enviadas para o exterior das células. Esse tipo de retículo
é muito desenvolvido em células com função secretora. É o caso por exemplo das células do pâncreas, que
secretam enzimas digestivas, e também o caso das células caliciformes da parede do intestino, que secretam
muco, e as células secretoras tipo II,nos alvéolos pulmonares,que produzem lipoproteína surfactante .
A microscopia eletrônica revelou a presença, no interior do citoplasma, de um retículo de membranas
lipoprotéicas que foi denominado retículo endoplasmático (RE). Conforme a posição das membranas, podemos
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distinguir a existência de túbulos e sáculos ou vesículas achatadas. O retículo endoplasmático rugoso apresenta
as seguintes funções: aumenta a superfície interna da célula, o que amplia o campo de atividade das enzimas,
facilitando a ocorrência de reações químicas necessárias ao metabolismo celular, síntese de proteínas (sua
principal função) e armazenamento. Graças aos ribossomos aderidos a suas membranas, o reticulo
endoplasmático rugoso atua na produção de certas proteínas celulares, como o colágeno que é uma proteína
produzida pelo RER do fibroblasto.
Retículo endoplasmático liso
O retículo endoplasmático liso (REL), também chamado retículo endoplasmático a granular, é
formado por sistemas de túbulos cilíndricos e sem ribossomos aderidos à membrana. Participa principalmente da
síntese de esteróides, fosfolipídios e outros lipídios. O REL tem, como uma de suas principais funções, a
desintoxicação do organismo, atuando na degradação do etanol ingerido em bebidas alcoólicas, assim como a
degradação de medicamentos ingeridos pelo organismo como antibióticos e barbitúricos (substâncias
anestésicas). Esse tipo de retículo é abundante principalmente em células do fígado, das gônadas e pâncreas.
O retículo endoplasmático liso é composto por uma rede tridimensional de túbulos e cisternas
interconectados, que vai desde a membrana nuclear (a cisterna do RE é contínua com a cisterna perinuclear) até
a membrana plasmática. É dividido em dois setores: RERugoso - com poliribossomas aderidos à face citosólica e RELiso - que além de não possui polirribossomas aderidos, apresenta diferente composição protéica e
enzimática de sua membrana e conteúdo. A ligação de polirribossomas à superfície citosólica do RER é feita
através de proteínas integrais: Docking protein (partícula receptora de reconhecimento de sinal) Riboforinas I e II
(proteínas receptoras do ribossoma) Proteína do Poro.
A presença de polirribossomas no RER possibilita sua função: síntese de proteínas. Por isto ele e tão
desenvolvido em células com intensa síntese protéica, destinada à exportação ou a organelas com membrana.
Além disso, o RER também participa de modificações pós-traducionais protéicas: sulfatação, pregueamento e
glicosilação.
Retículo endoplasmático e a tolerância ao álcool
O álcool, ou mesmo certas drogas, como sedativos, quando consumidos em excesso ou com
freqüência, induzem a proliferação do retículo não-granuloso e de suas enzimas. Isso aumenta a tolerância do
organismo à droga, o que significa que doses cada vez mais altas são necessárias para que ela possa fazer
efeito. Esse aumento de tolerância a uma substância pode trazer como conseqüência o aumento da tolerância a
outras substâncias úteis ao organismo, como é o caso de antibióticos. Esse é um alerta importante para que
possamos entender parte dos problemas decorrentes da excessiva ingestão de bebidas alcoólicas e do uso de
medicamentos sem prescrição,e controle médico.
Complexo de Golgi
Em biologia celular, o complexo de Golgi é uma organela encontrada em quase todas
as células eucarióticas. O nome provém de Camilo Golgi, que foi quem o identificou. É formado por sacos
achatados e vesículas, sua função primordial é o processamento de proteínas ribossomaticas e a sua
distribuição por entre essas vesículas. Funciona, portanto, como uma espécie de sistema central de distribuição
na célula, atua como centro de armazenamento, transformação, empacotamento e remessa de substâncias na
célula. É responsável também pela formação dos lisossomos, da lamela média dos vegetais e do acrossomo do
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espermatozóide, do glicocalix e está ligado à síntese de polissacarídeos. Acredita-se, ainda, que o complexo de
Golgi seja responsável por alguns processos pós traducionais, tais como adicionar sinalizadores às proteínas,
que as direcionam para os locais da célula onde atuarão.
A maior parte das vesículas transportadoras que saem do retículo endoplasmático, e em particular do
retículo endoplasmático rugoso (RER), são transportadas até ao complexo de Golgi, onde são modificadas,
ordenadas e enviadas na direção dos seus destinos finais. O complexo de Golgi está presente na maior parte
das células eucarióticas, mas tende a ser mais proeminente nas células de órgãos responsáveis
pela secreção de certas substâncias, tais como: Pâncreas, Hipófise, Tireóide, etc.
Cloroplasto
Cloroplasto é uma organela presente nas células das plantas e outros organismos fotossintetizadores,
como as algas e alguns protistas. Possui clorofila, pigmento responsável pela sua cor verde. É um dos três tipos
de plastos (organelos citoplasmáticos cuja fórmula varia de acordo com o tipo de organismo e célula em que se
encontra), sendo os outros dois os cromoplastos e os leucoplastos.
Cloroplasto é a organela onde se realiza a fotossíntese. Os cloroplastos distinguem-se bem dos
restantes organelos da célula, quer pela cor, quer pela sua estrutura, geralmente laminar,
possuem RNA, DNA e ribossomas, podendo assim sintetizar proteínas e multiplicar-se. No seu interior apresenta
um líquido semelhante ao que preenche as mitocôndrias, o estroma. O sistema de membranas onde se encontra
a clorofila encontra-se organizado em tilacóides, agrupados em grana.
A fotossíntese típica dos cloroplastos também é realizada por algumas bactérias, as cianobactérias, o
que é considerado como uma das evidências nas quais se baseia a teoria endossimbiótica de origem dos
cloroplastos. Segundo esta teoria, os cloroplastos teriam se originado de uma cianobactéria ancestral vivendo
em simbiose dentro da célula eucariótica precursora. Essa teoria também é empregada para explicar a origem
das mitocôndrias.
O Citosol e o Citoesqueleto
O citosol ou hialoplasma é um fluido formado por várias moléculas orgânicas e inorgânicas dissolvidas
em água. Nessa região da célula realizam-se diversas reações químicas do metabolismo, como a síntese de
várias substâncias. O hialoplasma das células eucariotas contém um emaranhado de tubos ocos,
os microtúbulos, formados por proteínas esféricas, chamadas tubulinas. Além dos microtúbulos, encontramos no
hialoplasma os microfilamentos, formados por uma proteína contrátil, a actina.
Essas duas estruturas (tubulina + actina) formam uma rede que se estende por todo o citoplasma,
formando uma espécie de esqueleto celular – o citoesqueleto – que, ajuda a manter a forma da célula e serve de
sustentação às estruturas celulares. O citoesqueleto é formado por proteínas filamentosas ou tubulares que são
os filamentos intermediários, filamentos de actina e os microtubulos e pelas proteínas
motoras: dineína, miosina e cinesina. É composto por proteínas bastante estáveis que são responsáveis por
manter a forma da célula e as junções celulares, e auxiliam nos movimentos celulares.
Lisossomo
Lisossomos ou lisossomas citoplasmáticas que têm como função a degradação de partículas
advindas do meio extra-celular, assim como a reciclagem de outras organelas e componentes celulares
envelhecidos. Seu objetivo é cumprido através da digestão intracelular controlada de macromoléculas (como, por
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exemplo, proteínas, ácidos nucléicos, polissacarídeos, e lipídios), catalisada por cerca de 50 enzimas hidrolíticas,
entre as quais se encontram proteases, nucleases, glicosidases, lipases, fosfolipases, fosfatases, e sulfatases.
Todas essas enzimas possuem atividade ótima em pH ácido (aproximadamente 5,0) o qual é mantido
com eficiência no interior do lisossomo. Em função disto, o conteúdo do citosol é duplamente protegido contra
ataques do próprio sistema digestivo da célula, uma vez que a membrana do lisossomo mantém as enzimas
digestivas isoladas do citosol (essa função é exercida, aparentemente, pelos carboidratos que ficam associados
à face interna da membrana), mas mesmo em caso de vazamento, essas enzimas terão sua ação inibida pelo
pH citoplasmático (aproximadamente 7,2) causando dano reduzido à célula.
Os lisossomos são caracterizados, não só por seu conteúdo enzimático, como por sua membrana
envoltória única dentre as organelas: proteínas transportadoras contidas nessa membrana, permitem que os
produtos finais da digestão de macromoléculas (tais como aminoácidos, açúcares, nucleotídeos e até mesmo
pequenos peptídeos) transitem para o citosol onde serão excretados ou reutilizados pela célula. A membrana do
lisossomo possui também bombas de H+, que, através da hidrólise de ATP, bombeiam íons H+ para o lúmen,
mantendo assim o pH ácido, ideal para a ação enzimática. A maioria das membranas lisossomais é altamente
glicosilada, de modo que lhe é conferida proteção das enzimas contidas no lúmen.
Peroxissomos
Peroxissoma é um organito ou organela esférica, envolvida por uma membrana vesicular, presente
nocitoplasma, sobretudo em células animais. São as organelas responsáveis pelo armazenamento das
enzimas diretamente relacionadas com o metabolismo do peróxido de hidrogênio, substância altamente tóxica
para a célula. No metabolismo celular encontra-se o peróxido de hidrogénio (H2O2) (a água oxigenada,
substância potencialmente tóxica ao organismo por ser uma fonte de radicais livres). Nela está presente uma
típica enzima chamada catalase que reparte o peróxido de hidrogénio em água (H2O) e oxigênio (O2) molecular.
Esta organela tem a capacidade de degradar compostos tóxicos para a célula, transformando-os em
compostos menos tóxicos. Os produtos a degradar são marcados pela pex5 e transportados ao peroxissomo,
onde sofrem ação das catalases e oxidases, enzimas que catalisam a sua transformação em peróxido de
hidrogênio.
Os peroxissomos são organelas de apenas uma membrana celular, de 0,2 a 1 micrometros de
diâmetro, presentes em células eucarióticas. Em mamíferos, estas organelas foram consideradas sem
importância até que Goldfischer descobriu a ausência das mesmas no fígado e no túbulo proximal renal em
pacientes com síndrome de Zellweger (cérebro-hepatorenal). É uma doença congênita, descrita clinicamente
pela primeira vez em 1964, que envolve o cérebro, fígado, glândula adrenal, ossos e rins. A falta dos
peroxissomos causa doenças graves, assim como defeitos em suas enzimas, levam a falhas metabólicas.
As investigações neste campo tem sido intensas nas últimas duas décadas. Hoje, muitas enzimas são
conhecidas por estarem localizadas nos peroxissomos, muitas das quais estão relacionadas ao metabolismo dos
lipídios. Em particular, a beta-oxidação de ácidos graxos de cadeia muito longa (VLCFA, isto é, ácidos graxos
com 24 ou mais átomos de carbono) é realizada inicialmente no interior dos peroxissomos. Quando a cadeia
carbónica é reduzida a um tamanho igual a 22 átomos de carbonos, a beta-oxidação pode continuar no interior
da mitocôndria.
Mitocôndria
A mitocôndria é um dos organelos celulares mais importantes, sendo extremamente relevante para
respiração celular. É abastecida pela célula que a hospeda por substâncias orgânicas como oxigênio e glicose,
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as quais processa e converte em energia sob a forma de ATP, que devolve para a célula hospedeira. Sendo
energia química que pode ser, e é usada em reações bioquímicas que necessitem de dispêndio de energia. A
mitocôndria está presente em grande quantidade nas células: do sistema nervoso (na extremidade dos axônios),
do coração e do sistema muscular, uma vez que estas apresentam uma necessidade maior de energia. A
palavra mitocôndria vem do Grego μίτος ou mitos, fio/linha + χονδρίον ou chondrion, grânulo.
A mitocôndria está presente na maioria dos eucariontes, exceto num grupo
de protistas chamado Archezoa, apesar da análise genômica destes organismos indicar que podem ter perdido
as mitocôndrias ao longo da evolução. A principal evidência disto é o fato de alguns genes codificadores
de proteínas mitocondriais terem sido encontrados no genoma nuclear destes protistas (BUI & BRADLEY, 1996).
Foi descrita por Altmann, em 1894 (que as denominou "bioblastos"), sugerindo a sua relação com
a oxidação celular. O seu número varia entre as células, sendo proporcional à atividade metabólica de cada uma,
indo de quinhentas a mil ou até dez mil dessas estruturas por célula.
Esta apresenta duas membranas fosfolipídicas, uma externa lisa e outra interna que se dobra formando
vilosidades, chamadas cristas. A região limitada pela membrana interna é conhecida como matriz mitocondrial,
onde existem proteínas, ribossomas e DNA mitocondrial, de forma circular, que contém 37 genes coodificadores
de 13 proteínas, de 2 rRNAs e 22 tRNAs. Estes são necessários no processo de produção de ATP, ou seja,
necessários para que a respiração celular ocorra.
A presença de material genético na mitocôndria, ainda por cima circular (DNA típico das bactérias), fez
emergir teorias sobre sua origem. Hoje em dia a maioria da comunidade científica acredita na teoria da
endossimbiose. Esta afirma que a mitocôndria é descendente de uma bateria. Há milhões de anos atrás,
formaram-se as primeiras células que sobreviviam em poças lamas vulcânicas fervilhantes atestadas de exonfre
que servia para estas células produzirem energia.
Após a formação dos primeiros oceanos, apareceram as primeiras células fotossintéticas. Estas tinham
a capacidade de usar a luz solar para fabricar energia, com libertação de oxigênio. Passados muitos anos, os
índices de oxigênio na atmosfera começaram a aumentar e os de enxofre a diminuir. Nessa altura, os
organismos não toleravam nada bem o oxigênio sendo tóxico para os mesmos, já que antes os índices de
oxigênio eram residuais. Portanto, quem tinha melhor capacidade de sobrevivência eram os seres que
aprenderam a viver com o oxigênio, ou porque aprenderam a usá-lo como fonte de energia, ou porque através
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de fagocitose ganharam uma relação simbiótica com seres que já tinham essa capacidade, fornecendo em troca:
proteção e nutrientes.
Os seres celulares antepassados da mitocôndria evoluíram primeiro, em relação ao aumento de
percentagem oxigênio no ar, que os seres unicelulares mais complexos, como por exemplo, os nossos
antepassados, portanto este fagocitaram os outros e ambos ganharam uma relação simbiótica que foi evoluindo,
e sendo cada vez mais próxima, tornando-se cada vez mais tolerantes um com o outro. Agora não há razão para
dizer que a mitocôndria é um ser vivo independente, mas sim parte de um, pois a relação simbiótica levou-a a
descartar-se do DNA que a possibilitava de viver por si só, tornando-se num organelo de alto rendimento, dado
só ter ficado como o DNA que coodifica oligonucleótidos: house-keeping e que participam no processo de
produção de ATP. A prova evidente de que a mitôndria é descendente de bactérias é: o seu próprio DNA ser
muito parecido com o das bactérias de hoje em dia: é circular e não tem intrões; a mitocôndria não ter núcleo
organizado; a mitocôndria ter uma dupla camada lipídica, resultante da eventual fagocitose.
A sua função é vital para a célula, sem a qual há morte celular. O DNA mitocondrial não se tem
modificado muito desde do seu princípio, para além do descartar de DNA inutilizado, apesar do seu elevado
índice de mutações (10 vezes maior que o DNA nuclear). O que acontece é que este DNA está apenas sujeito a
modificações por mutação, dado não haver maneira do mesmo sofrer recombinação como acontece quando o
DNA do espermatozóide entra no núcleo do óvulo, dando-se a recombinação quando metade do DNA de cada
parente se junta, formando o ovo, ou zigoto. Ora, como o que entra na célula sexual feminina vindo do pai* é
apenas, e só, o seu DNA nuclear, as mitocôndrias masculinas ficam de fora, logo não se dá recombinação do
seu DNA. O resultado é só recebermos o DNA mitocondrial da mãe, levando a poucas modificações deste ao
longo dos tempos.
Os Antropologistas aproveitam estas propriedades para examinar, através do DNA mitocondrial,
as relações de parentesco entre os grandes grupos de seres vivos. Esta situação mostra-nos o elevado poder da
recombinação genética, dado o DNA nuclear estar-se sempre a atrasar em relação ao mitocôndrial que sofre
mutações 10 vezes mais, ganha um enorme impulso de modificação na recombinação com outros DNAs.
A mitocôndria forma uma extensa rede, denominada rede mitocondrial. Essa rede é constituída por
subunidades mitoncondriais que podem se fundir ou se dividir de acordo com as necessidades fisiológicas. O
organelo tem sido associado, nos últimos anos, ao processo de morte celular denominado apoptose. Diversas
proteínas mitocondriais encontram-se diretamente ligadas a apoptose, como as proteínas BCL-2, AIF e
o Citocromo C, por exemplo. A mitocôndria é responsável por muitos processos catabólicos fundamentais para a
obtenção de energia para a célula, como a β-oxidaçao de ácidos graxos, o Ciclo de Krebs e a Cadeia
respiratória.
β-oxidação de ácidos graxos
É adicionada a coenzima A (coA) aos ácidos graxos de cadeia longa, e esses ácidos graxos,
chamados CoA graxos, são identificados pelo complexo protéico Carnitina e assim migram para dentro da
mitocôndria. Na mitocôndria, os ácidos graxos unem-se com as enzimas metabólicas, gerando assim o complexo
acetil-coA. O piruvato, então, une-se ao complexo acetil-coA, formando-se, assim, o ácido pirúvico, que é
extremamente perigoso para a célula. A sua presença em grandes quantidades pode ser mutagénico, portanto,
carcinogénico (ou seja, pode provocar cancro, hanseniase, e algumas doenças respiratórias).
Respiração celular
Etapas da Respiração Celular: a respiração celular consta de três etapas:
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a) glicólise;
b) ciclo de Krebs e
c) cadeia respiratória.
Respiração celular é o processo de conversão das ligações químicas de moléculas ricas em energia
que poderão ser usada nos processos vitais. Ela pode ser de dois tipos, Respiração Anaeróbia (sem utilização
de oxigênio também chamada de fermentação) e Respiração Aeróbia (com utilização de oxigênio).
A respiração celular é o processo de obtenção de energia mais utilizado pelos seres vivos. Na
respiração, ocorre a libertação de dióxido de carbono (CO2) e energia e o consumo de oxigênio e glicose, ou
outra substância orgânica. A organela responsável por essa respiração é a mitocôndria e o cloroplasto.
Do ponto de vista da fisiologia, o processo pelo qual um organismo vivo troca oxigênio e dióxido de
carbono com o seu meio ambiente é chamado de ventilação, respiração ocorre apenas na célula, operação
executada pela mitocôndria.
Do ponto de vista da bioquímica, respiração celular é o processo de conversão das ligações químicas
de moléculas ricas em energia que possa ser usada nos processos vitais.
O processo básico da respiração celular é a quebra da glicose ou Glicólise, que se pode expressar pela
seguinte equação química:
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energia
Nutrientes (energia química) + O2 → CO2 + H2O + Energia (alguma que se perde sob a forma de calor
e outra parte armazena-se sob a forma de ATP).
Este artigo centra-se nos fenômenos da respiração celular, que se processa segundo duas sequências
básicas:
Glicose (ocorrida no citosol) e Oxidação do piruvato (ocorrida na matriz mitocondrial) através de um
de dois processos: Respiração aeróbia ou Respiração anaeróbia
Oxidação do piruvato
De acordo com o tipo de metabolismo, existem duas sequências possíveis para
a oxidação do piruvato proveniente da glicólise:
1. Neste primeiro processo, a oxidação do píruvato ocorre em uma respiração aeróbia, produzindo em
seguida Acetilcoenzima A (Acetil-CoA) é um composto intermediário chave no metabolismo celular, constituído
de um grupo acetilo, de dois carbonos, unidos de maneira covalente a coenzima A. A acetilcoenzima A provém
do metabolismo dos carboidratos e dos lipídios, e, em menor proporção, do metabolismo das proteínas, as quais,
assim como os aminoácidos, podem alimentar o ciclo em outros locais diferentes que os do acetil), iniciando
assim o Ciclo de Krebs, como é demonstrado a baixo: Piruvato --> Acetil-Coa
 Nesta etapa ocorre a entrada de NAD e CoA-SH.
O piruvato gerado na glicólise sofre desidrogenação e descarboxilação catalisado pelo complexo
piruvato-desidrogenase, durante essas reações é adicionada a coenzima A, desta forma a partir de cada piruvato
produz-se um acetil-CoA, iniciando logo em seguida o Ciclo de Krebs.
 Durante a glicólise pode ocorrer à falta de O2 gerando outras reações:
2. Nesta etapa a oxidação do piruvato ocorre em uma reação anaeróbia Oxidação Incompleta da
Glicose: Glicose --> Piruvato --> Ácido láctico usado não podem ser oxidados.
Assim fica faltando NAD e FAD para as reações de desidrogenação. Com isso, o ciclo de Krebs não
pode ocorrer ficando totalmente bloqueado, na falta de O2. Se houvesse uma forma de repor NAD e FAD sem o
envolvimento da cadeia respiratória o ciclo poderia continuar ocorrendo. Na oxidação da glicose na ausência de
O2, o NADH produzido não irá para a cadeia respiratória; da mesma forma, o piruvato não dara origem ao acetil18
CoA. Assim fica acumulado NADH e piruvato. Para que a glicólise mantenha-se, o NADH acumulado transfere
seus elétrons e P+ para o piruvato, originando ácido láctico e renegerando o NAD. Isto representa uma via
alternativa de oxidação do NADH. Na oxidação incompleta o rendimento de ATP cai para apenas dois.
Respiração anaeróbia
A respiração anaeróbia envolve um receptor de elétrons diferente do oxigênio e existem vários tipos
de bactérias capazes de usar uma grande variedade de compostos como receptores de elétrons na respiração:
compostos nitrogenados, tais como nitratos e nitritos, compostos de enxofre, tais como sulfatos, sulfitos, dióxido
de enxofre e mesmo enxofre elementar, dióxido de carbono, compostos de ferro, de manganês, de cobalto e até
de urânio. No entanto, para todos estes, a respiração anaeróbia só ocorre em ambientes onde o oxigénio é
escasso, como nos sedimentos marinhos e lacustres ou próximo de nascentes hidrotermais submarinas.
Uma das sequências alternativas à respiração anaeróbia é a fermentação, um processo em que
o piruvato é apenas parcialmente oxidado, não se segue o ciclo de Krebs e não há produção de ATP numa
cadeia de transporte de elétrons. No entanto, a fermentação é útil para a célula porque regenera
o dinucleótido de nicotinamida e adenina (NAD), que é consumido durante a glicólise.
Os diferentes tipos da fermentação produzem vários compostos diferentes, como
o etanol (o álcool das bebidas alcoólicas, produzido por vários tipos de leveduras e bactérias) ou o ácido
láctico do iogurte. Outras moléculas, como NO2, SO2 são os aceptores finais na cadeia de transporte de elétrons.
 Durante a glicólise formam-se 4 ATP mas, como são necessários 2 ATP para iniciar essa fase, o
rendimento é de 2 ATP.
 Durante a glicólise, verificam-se reações de oxiredução, ficando reduzidas as moléculas
transportadoras de hidrogênios (T).
 O rendimento energético da fermentação é de 2 ATP.
 Na fermentação alcoólica, ao contrário do que acontece na fermentação láctica, ocorre a
descarboxilação, isto é, a libertação de O2.
 Na glicólise, a glicose, molécula com 6 carbonos, experimenta uma série de reações, originando, no
final, no duas moléculas de ácido pirúvico, cada uma com 3 carbonos.
 O composto final nos dois processos é diferente - etanol na fermentação láctica e ácido láctico na
fermentação alcoólica.
 A redução do ácido pirúvico ocorre na segunda fase de ambas as fermentações.
 A glicólise é a primeira fase das fermentações alcoólica e láctica.
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Respiração aeróbia
A respiração aeróbia requer oxigênio. Na glicólise, é formado o piruvato (também chamado de ácido
pirúvico) bem como 2 ATP. Cada piruvato que entra na mitocôndria e é oxidado a um composto com 2 carbonos
(acetato) que depois é combinado com a Coenzima-A, com a produção de NADH e libertação de CO2. De
seguida, inicia-se o Ciclo de Krebs. Neste processo, o grupo acetil é combinado com compostos com 4 carbonos
formando o citrato (6C).
Por cada ciclo que ocorre liberta-se 2 CO2, NADH e FADH2. No ciclo de Krebs obtém-se 2 ATPs. Numa
última fase - cadeia transportadora de elétrons (ou fosforilação oxidativa) os elétrons removidos da glicose são
transportados ao longo de uma cadeia transportadora, criando um gradiente protónico que permite a fosforilação
do ADP.
O aceptor final de elétrons é o O2, que, depois de se combinar com os elétrons e o hidrogênio, forma
água. Nesta fase da respiração aeróbia a célula ganha 32 moléculas de ATP. Isso faz um total ganho de 30
ATP durante a respiração celular em que intervém o oxigênio.
Ciclo de Krebs
O ciclo de Krebs, ácido cítrico ou tricarboxílico, corresponde a uma série de reações químicas que
ocorrem na vida da célula e no seu metabolismo. Descoberto por Sir Hans Adolf Krebs (1900-1981). O ciclo é
executado na mitocôndria dos eucariontes e no citoplasma dos procariontes. Trata-se de uma parte do
metabolismo dos organismos aeróbicos (utilizando oxigênio da respiração celular); organismos anaeróbicos
utilizam outro mecanismo, como a glicólise = outro processo de fermentação independente do oxigênio.
O ciclo de Krebs é uma rota anfibólica, catabólica e anabólica, com a finalidade de oxidar a acetil-CoA
(acetil coenzima A), que se obtém da degradação de carboidratos, ácidos graxos e aminoácidos a duas
moléculas de CO2.
Este ciclo inicia-se quando o piruvato que é sintetizado durante a glicólise é transformado em acetil
CoA (coenzima A) por ação da enzima piruvato desidrogenase. Este composto vai reagir com o oxaloacetato que
é um produto do ciclo anterior formando-se citrato.
O citrato vai dar origem a um composto de cinco carbonos, o alfa-cetoglutarato com libertação de
NADH, e de CO2. O alfa-cetoglutarato vai dar origem a outros compostos de quatro carbonos com formação de
GTP, FADH2 e NADH e oxaloacetato. Após o ciclo de krebs ocorre outro processo denominado fosforilação.
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O ciclo de Krebs tem 8 etapas:
1° Formação do citrato;
2° Formação do isocitrato via cis-aconitato;
3° Oxidação do isocitrato a a-cetoglurato e CO2
4° Oxidação do a-cetoglurato a succinil-CoA e CO2
5° Conversão do succinil-CoA em succinato
6° Oxidação do succinato a fumarato
7° Hidratação do fumarato produz malato
8° a oxidação do malato a oxalato.
A cada volta do ciclo de Krebs são produzidos três moléculas de NADH, uma de FADH2, uma de
nucleotídeo trifosfato (ATP ou GTP).
Cadeia Respiratória
Cadeia Respiratória (fosofrilação oxidativa): Durante o ciclo de Krebs, ocorre liberação de elétrons e de
prótons de hidrogênio. Estes passam por uma série de substâncias aceptoras até encontrar moléculas de gás
oxigênio provenientes do ar.
A reação entre os hidrogênios, os elétrons e o oxigênio forma moléculas de água. O conjunto de
substâncias aceptoras pelas quais os hidrogênios são transferidos seqüencialmente constitui a cadeia
respiratória. Durante as reações da cadeia respiratória é liberada grande quantidade de energia, utilizada para
fabricar moléculas de ATP a partir de ADP e fosfato. Por isso, a cadeia respiratória é também
chamada fosforilação oxidativa. O termo "fosforilação" refere-se à reação de adição de fosfato ao ADP, e
"oxidativa" refere-se à participação do gás oxigênio como a última substância aceptora da cadeia respiratória.
O ciclo de Krebs ocorre conjuntamente à cadeia respiratória. A energia, gradativamente liberada
durante esse reação, é suficiente para fabricar 36 moléculas de ATP.
Como na glicólise são produzidas duas moléculas de ATP, o rendimento energético total da respiração
celular, por molécula de glicose degradada é de 38 ATP. Podemos acrescentar à equação geral da respiração o
rendimento energético:
1C6H12O6 + 6 O2 + 38 ADP + 38 Pi à 6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP
Metabolismo
É o conjunto de processos químicos responsáveis pela transformação e utilização de matéria e energia
pelos organismos. O metabolismo (metabole=mudar) pode ser dividido em dois processos básicos:
Anabolismo: Síntese (produção) de substâncias utilizadas para o crescimento do organismo e
reparação de suas perdas.
Catabolismo: Degradação (quebra) de substâncias com liberação da energia necessária às funções
orgânicas.
HOMEOSTASE = manutenção do meio interno em equilíbrio dinâmico.
"A aprendizagem é um tesouro que segue seu dono em qualquer lugar"
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