introdução à biologia celular

INTRODUÇÃO À BIOLOGIA CELULAR
“Uma característica básica da Vida é seu
alto grau de ordem”
A organização biológica está baseada na hierarquia dos
níveis estruturais, cada um construindo o próximo
O QUE É VIDA????
Pedra??
Mosquito??
Fácil definir
≠
Clorofila (Macromolécula)
Cloroplasto (Organela)
Célula vegetal (Célula)
Tecido vegetal (Tecido)
Folha (Órgão)
Árvore (Ser)
Floresta (População)
“Desdobrar esta organização é
fundamental ao estudo da Vida”
“Explorando a
Vida em seus
diferentes níveis
estruturais, nós
descobrimos sua
beleza a cada
passo”
VIDA =
METABOLISMO
Transformação de energia e matéria em: “Ser vivo”
“Processo químico envolvendo milhares de reações diferentes de
forma organizada, as chamadas reações metabólicas ou, mais
simplesmente, metabolismo ”
???????????????????
Pedras
e máquinas
!!!!!!!!
Não se reproduzem
( Seres inanimados)
“Em determinadas condições, certos
cristais também podem se
reproduzir”
????? O que falta na nossa definição??
Propriedade fundamental dos Seres Vivos
Íntima relação com mutações genéticas
.
..
Seres Vivos transmitem informação genética à
sua prole, mas as cópias não são sempre
exatas
“Mutações podem ocorrer, modificando a
informação originalmente passada de uma
geração a outra”
Cristais
Máquinas
Não sofrem mutações
Não se reproduzem
criando mutações
.
. . Propriedade fundamental dos seres vivos
“Capacidade de sofrer mutações genéticas
durante a reprodução”
A própria sobrevivência da espécie é
determinada
pela
eficiência
dessas
mutações:
. Benéficas
. Maléficas
PROPRIEDADE FUNDAMENTAL DOS SERES
VIVOS
Reprodução
TRANSMISSÃO DE SEUS GENES
Transmissão de informação genética à prole
Modificações devidas à Mutações e Recombinações
. As mutações são aleatórias, portanto:
“Os seres vivos não têm controle sobre sua
própria sobrevivência”
. Se não se reproduzem:
Desaparecem
. Se eles se reproduzem:
Melhoram
Pioram
Condições de
sobrevivência
VIDA METABOLISMO E REPRODUÇÃO
Citologia x Biologia Celular e Molecular
Tecnologia
Biologia celular
Metodologia
Moderna
Citologia
Termo Antigo
Estudo puramente morfológico
Microscópio Eletrônico (1955)
Ampliação das Estruturas ao nível das
macromoléculas
Bioquímicos
Funções Metabólicas ao nível das
macromoléculas
Enfoque atual
Estrutural
Citologia Clássica
Fisiológico
Biofísica e Bioquímica
Molecular
Biologia Celular e Molecular
Citologia Clássica
Biologia Celular Molecular
Técnicas
Instrumentos
Desenvolvimento da Biologia Celular
1) Aumento do Poder de Resolução da Análise instrumental:
recursos para a microscopia de luz
Microscopia Eletrônica
Difração de Raios X
2) Convergência da antiga Citologia com outros ramos da
pesquisa biológica:
Genética
Citogenética
Fisiologia
Fisiologia Celular
Bioquímica
Citoquímica
Imunologia
Imunocitoquímica
Ultra-estrutura
Biologia Molecular
MICROSCOPIA ELETRÔNICA
Alto poder de resolução
NOÇÕES SOBRE UNIDADES DE MEDIDA
Prefixos para indicar potência de 10 no Sistema Métrico
Valor
Prefixo
Abreviação
106
mega
M
103
quilo
k
10-1
deci
d
10-2
centi
c
10-3
mili
m
10-6
micro
µ
10-9
nano
n
10-12
pico
p
10-15
fento
f
10-18
ato
a
ORGANIZAÇÃO ESTRUTURAL DAS CÉLULAS
Definição de Célula
“Unidade morfofisiológica de todo o organismo vivo.”
EUCARIONTES: Célula Animal
EUCARIONTES: Célula Vegetal
Célula Animal
Membrana Plasmática
COMPOSIÇÃO: glicolipídios e glicoproteínas
FUNÇÕES
Revestimento celular
Reconhecimento entre as células
Seletivamente permeável: transporte
Núcleo
4-6 µm de diâmetro
Envoltório nuclear/poros
Cromatina (DNA, RNA, Prot. e Enz.)
Nucleossomos (histonas + DNA)
Matriz Nuclear
Nucléolo → RNA +
Proteínas
DNA:
Replicação/Transcrição
Cromossomos
Divisão Celular
Mitocôndria
Forma globular -1µ de diâmetro
20% do volume citoplasmático
Membranas internas/externas/cristas
Matriz enzimas, ATP
+/- 800 por célula
Complexo de Golgi
Vesículas achatadas e empilhadas
Face interna/externa/vesículas
pequenas
Produtos de secreção: grânulos de
proteínas (zimogênio), glicoproteínas
e lipoproteínas)
Formação: Membrana plasmática e
Lisossomos
ca
Peroxissomos
0,5 µm de diâmetro - membrana plasmática
Enzimas: oxidativas (urato-oxidase
Catalase: degradação de 2 H2O2
Oxidação dos nutrientes
arranjo cristalino)
2 H2O + O2
Retículo Endoplasmático
-RER (com ribossomos): Síntese de proteínas
espaço intra-cisternal:
adição de glicose, lipídios, etc.
-REL (sem ribossomos): Síntese de lipídios; Metabolismo de glicogênio;
Detoxificação celular
Lisossomos
Sistema Endossômico-Lisossômico
Vesículas (0,25-0,5µm): enzimas hidrolíticas
(fosfatase ácida)
Heterofagia (fagocitose e pinocitose)
Digestão
Celular
Autofagia
Crinofagia
Citoesqueleto
Citoesqueleto da célula: microfilamentos, filamentos intermediários e
microtúbulos
Moléculas: actina/miosina/tubulina
Funções
Movimentação celular
Transporte
Estrutura e Forma
Célula Vegetal
Parede celular
Parede Celular espessa, rígida e porosa (proteção de ruptura
osmótica e mecânica, fixação, forma e resistência)
Fibrilas celulose – Polissacarídeos – Proteínas
(variação dos componentes lipídicos)
Cloroplasto
Cloroplastos: Clorofila
Receptores de energia luminosa
ATP
Biossíntese de glicose e de outras moléculas, a partir de dióxido de
carbono, H2O e outros precursores.
Fotossíntese vegetal
Principal fonte de energia das células fotossintéticas em presença de luz
Plastídios
Leucoplastos
Cromoplastos
Vacúolo
- Característica das células vegetais
- Pequenos nas células jovens e aumenta a compressão contra a
parede celular
- Isolam H2O e produtos - removem sais e sólidos
- Função de lisossomos (enzimas hidrolíticas)
INCLUSÕES CITOPLASMÁTICAS
-Inclusões lipídicas
-Pigmentos
-Cristalóides
-Formações Protéicas
-Substâncias de Reserva
Grânulos de Glicogênio
(célula animal)
Grânulos de Amido
(célula vegetal)
CÉLULAS
. Forma das células
. Relação entre forma e função celular
. Células com modificações morfológicas
CÉLULAS ESTÁVEIS
Estreladas
Esféricas
Prismáticas
CÉLULAS VARIÁVEIS
Ex: Protozoários, Leucócitos e Macrófagos
Fusiforme
CÉLULAS VEGETAIS
Chlamydomonas
Cel. Parenquimáticas
Móvel/Unicelular
Único Cloroplasto
Receptor de Luz
Mov. → Direção à luz
Raiz, caule e folhas
TAMANHO DAS CÉLULAS
. Procariotas Menores
. Menor célula conhecida:
PPLO (Pleuro Pneumonia Like Organism) 100nm
. Eucariotas Maiores
VOLUME CELULAR
Constante para cada tipo celular
independente do tamanho do organismo
PRINCIPAIS COMPONENTES DA CÉLULA BACTERIANA
PROCARIONTES
Exemplos
NÍVEIS INFERIORES DE ORGANIZAÇÃO MOLECULAR
MICOPLASMA
. Organismo celular mais simples
conhecido (0,1 a 0,25 µm)
. Doenças infecciosas:
Animais/Homem
M. pneumoniae
. 1000X menor que bactéria
. 105 X menor cel. Eucariota
. Não possuem parede rígida
RICKETTSIAS
.
Célula incompleta: parasitas
intracelulares estritos.
. Intermediária: entre bactéria e vírus
. Difere de vírus:
Contém DNA e RNA
Parte da maquinaria sintética para
reprodução, com suplementação do meio
intracelular
VÍRUS
Não são células verdadeiras
Dependem de células ⇒ Reprodução
Parasitas Obrigatórios
Fora das células são inativos/Cristalização
Auto-replicação
Hereditariedade
Mutação
RNA ou DNA
Multiplicação
Montagem
Agregação Molécula
Não ocorre divisão
Agentes patogênicos → Célula Vegetal e Animal
Simetria Helicoidal
Simetria Icosaédrica
VIRÓIDES
Única molécula circular de RNA Fita dupla
Não codifica proteína
Sem proteção proteíca ou envelope
Causam doenças em vegetais
PRION
Partículas infecciosas
compostas somente de proteínas
Causam Encefalopatia
Espongiforme bovina
. Síndrome da vaca louca
Não é vírus ou bactéria
CORRELAÇÕES FUNCIONAIS ENTRE AS ORGANELAS
CELULARES
CONSIDERAÇÕES FINAIS
“Uma boa ciência não pode acontecer
sem um profundo investimento
emocional por parte do cientista.”
(Bárbara Macclintok)
A natureza é exatamente simples, se
conseguirmos encará-la de modo
apropriado. Essa crença tem-me
auxiliado, durante toda a minha vida, a
não perder as esperanças, quando surgem
grandes dificuldades de
investigação.
[ Albert Einstein ]