sde0906_apresentação da aula 15

(1)

(2)

(3)

Organização celular dos seres vivos

Todo ser vivo é formado por células.

A célula é a unidade estrutural e funcional, fundamental dos seres vivos.

Existem dois níveis de organização celular:

(4)

Biologia Celular

Organização celular dos seres vivos

• _Células • _Tecidos • Órgãos • Sistemas • Organismo

Em seres pluricelulares observamos a organização:

Organismo Sistema Órgão Tecido Célula AULA 15: Revisão

(5)

Tipos de células

• Eucariontes • Procariontes

Existem dois tipos básicos de células:

Procariontes

Eucariontes

Cariomembrana

Ausente

Presente

Organelas

Ausentes

Presente

Mitose/meiose

Ausente

Presente

(6)

Tipos de células

As células eucariontes podem ser classificadas como células animais e células vegetais.

Células Animais

Células Vegetais

Centríolos

Presentes

Ausentes

Cloroplastos

Ausentes

Presentes

Vacúolo central

Ausentes

Presentes

Parede celular

Ausente

Presentes

(7)

• _{Os vírus são acelulares;}

• _{Os vírus não possuem metabolismo próprio;}

• Os vírus são seres vivos? Protease

Membrana lipídica

Nucleocapsídeo Genoma RNA Viral

(8)

(9)

Níveis hierárquicos de organização dos seres

Elementos químicos e matéria:

1. Átomo 2. Molécula 5. Tecido 6. Órgão 8. Organismo 4. Célula 3. Organelas

(10)

Composição molecular da célula

Água

É o elemento mais abundante na Terra e pode ser encontrado nos estados físicos líquido, sólido e gasoso.

Sua molécula é formada por dois átomos de hidrogênio ligados a um átomo de oxigênio, cuja fórmula é H2O.

(11)

Composição molecular da célula

Macromoléculas orgânicas

São encontradas nas células quatro categorias de macromoléculas orgânicas: • Lipídeos • Proteínas • Carboidratos • _{Ácidos nucleicos} Água

É o elemento mais abundante na Terra e pode ser encontrado nos estados físicos líquido, sólido e gasoso.

Sua molécula é formada por dois átomos de hidrogênio ligados a um átomo de oxigênio, cuja fórmula é H2O.

(12)

Composição molecular da célula

Lipídeos

Podemos encontrar diferentes tipos de lipídeos compondo a célula e o organismo animal. Os mais comuns são:

• Ácidos graxos • Triglicerídeos • _{Fosfolipídeos} • _Colesterol AULA 15: Revisão Macromoléculas orgânicas

São encontradas nas células quatro categorias de macromoléculas orgânicas:

• _Lipídeos • _Proteínas • Carboidratos • Ácidos nucleicos

(13)

Composição molecular da célula

Proteínas

As proteínas também são polímeros, formadas pela ligação peptídica entre vários aminoácidos.

Desempenham diferentes funções no organismo, além de estarem presentes na membrana celular.

Algumas proteínas são hormônios, enzimas, fazem transporte de substâncias, participam dos mecanismos de cicatrização e coagulação sanguínea, além de serem importantes nutrientes.

Lipídeos

Podemos encontrar diferentes tipos de lipídeos compondo a célula e o organismo animal. Os mais comuns são:

• Ácidos graxos • Triglicerídeos • _{Fosfolipídeos} • _Colesterol

(14)

Composição molecular da célula

São as biomoléculas mais abundantes na Terra, sendo a glicose o carboidrato mais importante. A glicose é produzida por meio da reação de fotossíntese, realizada pelas plantas e pelas algas. Os carboidratos são divididos em três categorias, de acordo com sua estrutura molecular, em: • _{Monossacarídeos: são uma única unidade molecular, base para a formação dos demais.} • Oligossacarídeos: são formados pela ligação de poucos monossacarídeos.

Os mais comuns possuem dois e por isso são chamados de dissacarídeos. • _{Polissacarídeos: são formados pela ligação de muitos polissacarídeos.}

AULA 15: Revisão

Proteínas

As proteínas também são polímeros, formadas pela ligação peptídica entre vários aminoácidos.

Desempenham diferentes funções no organismo, além de estarem presentes na membrana celular.

Algumas proteínas são hormônios, enzimas, fazem transporte de substâncias, participam dos mecanismos de cicatrização e coagulação sanguínea, além de serem importantes nutrientes.

(15)

Carboidratos

Os dissacarídeos são fontes de glicose encontrada nos alimentos. São eles:

Dissacarídeos

Unidades formadoras

Fontes

Sacarose Glicose e frutose Frutas, açúcar Lactose Glicose e galactose Leite e derivados

(16)

Carboidratos

Os polissacarídeos têm importância de reserva energética e estrutural.

Polissacarídeo

Origem

Importância

Glicogênio Animais e fungos Reserva energética

Amido Plantas Reserva energética

Celulose Plantas Estrutural

Quitina Animais e fungos Estrutural

(17)

Ácidos Nucleicos

Os ácidos nucleicos

São moléculas que se encontram principalmente no núcleo, formadas por muitas unidades de nucleotídeos ligados por ligações fosfodiéster.

Existem dois tipos:

• DNA (ácido desoxirribonucleico);

(18)

(19)

As membranas celulares

Nas células existe uma membrana que a delimita e separa o meio intracelular do extracelular.

Em células eucariontes, essa mesma membrana delimita o núcleo e também as organelas citoplasmáticas.

A membrana que delimita a célula é chamada de membrana plasmática.

A membrana plasmática é composta por três tipos de biomoléculas: lipídeos, proteínas e carboidratos.

(20)

Proteínas da membrana plasmática

As proteínas da membrana são específicas e podem desempenhar diferentes funções: • _Transporte

• _Adesão • _Receptora • _Enzimática

As proteínas da membrana podem ser integrais ou periféricas: • As proteínas integrais estão inseridas na bicamada lipídica;

• As proteínas periféricas se prendem à superfície externa ou interna da membrana.

(21)

Carboidratos da membrana plasmática

Os carboidratos da membrana estão localizados na sua superfície externa.

Eles se associam às proteínas e aos lipídeos, formando glicoproteínas e glicolipídeos.

Os carboidratos da membrana variam: • Conforme o tipo celular

• _{De acordo com a atividade funcional da célula} • Segundo a localização da membrana na célula

Eles formam o glicocálice ou glicocálix, que tem como funções: • _{Reconhecimento celular}

(22)

Funções da membrana plasmática

A membrana plasmática controla a entrada e a saída de substâncias nas células, pois apresenta permeabilidade seletiva,

controlando a entrada de moléculas e íons e impedindo o intercâmbio indiscriminado de substâncias.

A membrana plasmática atua como suporte físico, pois muitas enzimas ficam fixas na membrana.

A membrana plasmática participa do

transporte intracelular, pois forma vesículas, que são utilizadas para deslocar substâncias dentro da célula.

A membrana plasmática é responsável pelos processos de endocitose e exocitose.

A membrana plasmática participa dos mecanismos de interação química celular, por meio da interação de receptores

proteicos específicos com moléculas como os neurotransmissores, hormônios e

fatores de crescimento.

(23)

(24)

Transporte através da membrana

Existe um fluxo contínuo e controlado de substâncias, solutos e solventes, que entram e saem da célula.

A passagem de solutos através das membranas celulares pode ser do tipo passiva ou ativa.

O transporte passivo ocorre por meio dos componentes da dupla camada lipídica e sem que haja gasto de energia pela célula. É a favor do gradiente de concentração (de onde tem mais para onde tem menos). O transporte ativo ocorre com gasto de energia pela célula. É contra o gradiente de concentração.

(25)

Transporte passivo

Difusão simples

Ocorre passagem de solvente (água) de um meio hipotônico para o hipertônico, com o intuito de estabelecer a isotonia entre os meios.

Osmose

O soluto penetra na célula quando sua concentração é menor no interior da célula do que no meio externo, e sai da célula no caso contrário.

Difusão facilitada

Ocorre passagem de íons e macromoléculas através de proteínas carreadoras, chamadas de permeases ou canais iônicos.

(26)

Transporte ativo

Bomba de Sódio e Potássio

Estabelece as diferenças nas concentrações de Na+ (sódio) e K+ (potássio)

entre o interior da célula e o líquido extracelular, expulsando Na+_{para o}

espaço extracelular e introduzindo K+_{no citoplasma (contra o gradiente de}

concentração).

Transporte através de vesículas

O transporte através da membrana também pode ocorrer por meio da formação de vesículas pela membrana. Este transporte pode se realizar por:

• _{Endocitose: Fagocitose ou Pinocitose} • Exocitose

• _Transcitose

(27)

(28)

Especializações da membrana

As microvilosidades são prolongamentos do citoplasma recobertos por membrana, contendo numerosos microfilamentos de actina, responsáveis pela manutenção da forma.

Aumentam superfície de absorção

(intestino e tubos contorcidos proximais dos rins). Os estereocílios são semelhantes aos microvilos, porém possuem maior comprimento e se ramificam frequentemente.

Aumentam a superfície de absorção facilitando o transporte de água e outras moléculas

(epidídimos e no pavilhão auditivo).

(29)

Especializações da membrana

Os cílios são projeções móveis semelhantes a pelos.

São finos, curtos e móveis, presentes em grande quantidade em células do revestimento do sistema respiratório e de tubas uterinas. Movimentam substâncias e partículas que estão sobre as células. Alguns protozoários utilizam cílios para a sua locomoção.

Os flagelos são projeções móveis longas, presentes em menor quantidade.

São utilizados para movimentação das células, como em: • Espermatozoides

• Protozoários • Algas unicelulares • Bactérias

(30)

Especializações da membrana

As células também podem apresentar outras especializações da membrana, frequentemente encontradas na superfície lateral delas.

Essas especializações estão relacionadas com: • Adesão entre as células;

• _{Adesão entre as células e a matriz extracelular;} • Oclusão entre as células;

• _{Comunicação entre as células.}

(31)

Tipos de sinalização celular

Sítios-alvo na mesma célula

Célula Secretória Célula-alvo Adjacente

Vaso Sanguíneo Secreção hormonal Comunicação autócrina (Fígado regenerando) Comunicação parácrina (feridas em cicatrização) Comunicação endócrina Células-alvo distantes

(32)

Comunicações intercelulares

As moléculas sinalizadoras hidrossolúveis se ligam nos receptores de membrana.

Essas moléculas não conseguem atravessar a membrana e, por isso, seus receptores precisam estar localizados nela. Os receptores citoplasmáticos e nucleares se ligam às

moléculas sinalizadoras lipossolúveis.

Essas moléculas conseguem atravessar a membrana e se ligam aos receptores que estão no seu interior.

(33)

(34)

Núcleo

É uma organela exclusiva dos seres eucariontes. O núcleo é uma organela envolvida por uma membrana denominada carioteca.

Geralmente, a célula apresenta um único núcleo que fica em posição central.

Existem diferentes formas de núcleo.

Núcleo de um célula Envelope nuclear Cromatina Nucléolo Poro Ribossomos Retículo endoplasmático AULA 15: Revisão

(35)

Carioteca

A carioteca apresenta poros em sua constituição e ribossomos na parte voltada para o citoplasma.

Nucleoplasma

Nucleoplasma é uma solução aquosa de proteínas (maioria enzimas), RNAs, nucleosídeos, nucleotídeos e íons, onde estão mergulhados os nucléolos e a cromatina.

Nucléolo

Nucléolo é uma estrutura fortemente corada, encontrada nas células de eucariotos, envolvida na síntese de RNA e na formação da primeira etapa na síntese dos ribossomos.

(36)

Cromatina

M SM A C - centrômero

Quando a célula vai se dividir, a cromatina se condensa e acaba originando a estrutura conhecida como cromossomo.

Cromossomos

Os cromossomos humanos são classificados morfologicamente em:

• Metacêntrico (M) • Submetacêntrico (SM) • _{Acrocêntrico (A)}

(37)

G0 – Repouso

G1 – Síntese de proteínas S – Divisão do DNA G2 – Reparo

Divisão celular

A divisão celular é parte do ciclo celular, segmentado em: Anáfase

Telófase Metáfase Prófase G2 S G0 G1 Interfase

As células precisam se dividir constantemente para: • _{Crescimento do organismo}

• Reposição de células mortas • _{Para permitir a reprodução}

(38)

Divisão celular

Existem dois tipos de divisão celular:

Mitose

• Divisão das células somáticas;

• Células-filhas idênticas à célula inicial;

• Objetiva o desenvolvimento do organismo e a renovação ou regeneração dos tecidos.

Meiose

• As células-filhas não são idênticas à célula inicial; • _{Células diploides originam haploides;}

• _{Destina-se à formação de gametas e reprodução da espécie.}

(39)

(40)

Ácidos Nucleicos

Os ácidos nucleicos são macromoléculas, constituídas por Nucleotídeos. • Ácido Desoxirribonucleico – DNA

• _{Ácido Ribonucleico –}_RNA

Nucleotídeo – é a unidade funcional de um ácido nucleico.

São formados por: • _{1 carboidrato (pentose)} • 1 base nitrogenada • 1 grupo fosfato Pentose AULA 15: Revisão

(41)

Comparação entre DNA e mRNA

DNA RNA

Base nitrogenada A, C, G e T A, C, G e U

Açúcar Desoxirribose Ribose

Fitas Dupla Fita Fita simples

Local Núcleo, mitocôndria e

cloroplasto cloroplasto e Núcleo, mitocôndria, citoplasma

Ligação A T

(42)

-Biologia Celular

O Dogma da Biologia Molecular

Transcrição

Replicação

Tradução

DNA

DNA

PROTEÍNA

RNA AULA 15: Revisão

(43)

Tradução de proteínas

No citoplasma se forma um complexo de tradução, formado pela união do mRNA, tRNA e rRNA (na forma de ribossomos).

Os ribossomos fazem a leitura dos códons e posteriormente a ligação que une os aminoácidos para formar a proteína.

(44)

(45)

O citoplasma compreende o espaço entre a membrana plasmática

e a carioteca em células eucariotas.

Em células procariontes compreende todo seu conteúdo. Faz parte do citoplasma uma solução aquosa contendo uma grande quantidade de moléculas orgânicas e inorgânicas, chamado de hialoplasma ou citoplasma fundamental. O hialoplasma é considerado um coloide.

Imersos no citoplasma encontramos o citoesqueleto e as organelas citoplasmáticas.

O citoesqueleto faz parte do citoplasma. É formado por um conjunto de proteínas, que desempenham diferentes papéis na fisiologia celular.

(46)

O citoesqueleto é responsável por:

• Estabelecer a forma da célula e permitir que esta se modifique;

• _{Manter o posicionamento das organelas} citoplasmáticas;

• _{Participar da divisão celular;} • Permitir os movimentos celulares: • _{Contração celular (músculo);}

• _{Citocinese (separação do citoplasma no} final da divisão celular);

• Movimento de microvilosidades;

• _{Movimentos ameboides (pseudópodos);} • Movimentos morfogenéticos

• Movimento de organelas; • _{Movimento de cílios e flagelos;}

• Movimento dos cromossomos na divisão.

(47)

Microtúbulos Filamentos de actina

Composição do citoesqueleto

O Citoesqueleto é composto por: • Microfilamentos

• Filamentos Intermediários • _{Microtúbulos}

• _{Macromoléculas proteicas} Filamentos intermediários

8 nm

8 - 12nm

(48)

Aula 9: Organeias Citoplasmáticas:

Mitocôndrias e Cloroplastos

Aula 10: Organelas Citoplasmáticas:

Retículos endoplasmáticos e ribossomos

Aula 11: Organelas Citoplasmáticas:

(49)

Organelas citoplasmáticas

Organela Funções

Mitocôndrias Respiração celular – produção de energia (ATP) Cloroplastos Fotossíntese – produção de glicose

Centríolos Divisão celular – formação do fuso acromático Ribossomos Tradução do RNAm – síntese de proteínas Retículo endoplasmático granular Participa da síntese de proteínas

Retículo endoplasmático agranular Armazenamento de substâncias (Cálcio), síntese de lipídeos e hormônios esteroides, desintoxicação.

Complexo de Golgi Armazenamento, transformação e emissão de moléculas. Origina lisossomos.

Endossomos Transporte intracelular de substâncias Lisossomos Digestão intracelular e autofagia Peroxissomos Oxidação de ácidos graxos, oxidação do álcool,

(50)

DNA mitocondrial

As mitocôndrias possuem DNA próprio, várias cópias de pequenas moléculas circulares que codificam algumas proteínas que participam da fosforilação oxidativa.

Teoria da endossimbiose

Algumas evidências suportam a teoria da endossimbiose, como por exemplo: • A presença de DNA próprio;

• _{O DNA é circular como nas bactérias e segue o mesmo código genético;} • _{Os ribossomos mitocondriais se assemelham aos ribossomos bacterianos;} • _{A membrana interna da mitocôndria se assemelha à membrana}

das bactérias;

• A capacidade de se multiplicar dentro da célula, por fissão, da mesma forma que as bactérias se multiplicam.

(51)

(52)

Importância da diferenciação celular

Em seres pluricelulares existe uma divisão do trabalho entre as células. A distribuição de funções entre as células é consequência da diferenciação celular.

Conceito de diferenciação

A diferenciação celular é um conjunto de processos que transforma uma célula indiferenciada em uma célula especializada.

• _{Diferenciação de uma célula é seu grau de especialização.} • Quanto maior a diferenciação, maior é sua especialização.

(53)

Conceito de potencialidade celular

Potencialidade de uma célula é sua capacidade de originar outros tipos celulares. Células que apresentam grande diferenciação têm pouca potencialidade e vice-versa.

Quanto à sua potencialidade as células podem ser: • _Unipotentes

• Oligopotentes • _{Pluripotentes} • _Totipotentes

(54)

Mecanismo de diferenciação celular

A diferenciação celular depende, principalmente, da expressão de determinados genes e repressão de outros genes.

• _{O controle é, portanto, transcricional, pois interfere na transcrição dos genes.}

• O controle transcricional é específico para cada tipo de célula e varia do silenciamento total de um gene até sutis diferenças na atividade transcricional.

Os fatores que interferem na diferenciação celular podem ser intracelulares ou extracelulares. Isso requer uma intensa comunicação entre as células e o ambiente. • _{Os fatores intracelulares derivam do programa que existe no DNA da célula.}

• Os fatores extracelulares, ou extrínsecos, podem ser provenientes de outras células, da matriz extracelular e do ambiente.

(55)

(56)

O que são células-tronco?

Células-tronco são células que ainda não se diferenciaram, com capacidade de

autorreplicação e que, quando estimuladas, podem se diferenciar.

Muitos tecidos possuem células-tronco, que se multiplicam para manter a sua própria população e originar células mais especializadas.

Existe um interesse muito grande sobre essas células, devido à possibilidade de serem utilizadas na medicina regenerativa.

As células-tronco são capazes de se transformar em uma célula diferenciada por meio do processo de diferenciação celular.

• A diferenciação celular depende, principalmente, da expressão de determinados genes e repressão de outros genes.

(57)

Diferenciação celular

Durante a diferenciação celular, dois fatores indicam quais fenótipos celulares vão surgir: • Potencialidade da célula-tronco: quanto maior for sua potencialidade maior o número

de tipos celulares que vai originar.

• _{Ambiente em que a célula se encontra: cada ambiente fornece uma composição de fatores} que direciona a diferenciação para tipos celulares distintos.

Potencialidade de uma célula é sua capacidade de originar outros tipos celulares.

As células-tronco podem ser: • Totipotentes

• Pluripotentes • _{Multipotentes} • Oligopotentes

(58)

As células-tronco totipotentes podem gerar qualquer tipo de célula. O zigoto (célula formada pela fusão dos gametas) é um célula-tronco totipotente.

As células-tronco pluripotentes podem originar uma grande quantidade de tipos celulares

diferentes. As células do embrioblasto do blastocisto são células-tronco pluripotentes, pois podem originar qualquer tipo celular do corpo do indivíduo.

As células-tronco multipotentes possuem um grau de diferenciação que só lhes permite se diferenciar em determinados tecidos. São as células dos três folhetos embrionários:

• Ectoderma • _Mesoderma • _Endoderma

Diferenciação celular

(59)

As células-tronco mesenquimais fazem parte do tecido sanguíneo, junto com as células hematopoiéticas. Elas originam células do tecido conjuntivo, cartilaginoso, ósseo, endoteliais e musculares lisas.

As células-tronco tecido específicas estão presentes em tecidos adultos, para sua renovação e regeneração. As células hematopoiéticas da medula óssea são tecidos específicos, pois originam diversas células do sangue.

Células-tronco em tecidos adultos – Recentemente foi demonstrada a presença de células-tronco

em tecidos adultos como o cérebro, coração, pâncreas e fígado.

Células-tronco embrionárias pluripotentes têm sido obtidas de blastocistos e utilizadas em terapia

celular, para reparar diferentes órgãos que sofreram perdas celulares, como o coração, a medula espinhal e etc.

(60)

(61)

A morte celular

Durante o desenvolvimento embrionário é comum ocorrer a morte de células que já cumpriram seu papel (tecidos provisórios) ou para originar estruturas como ductos, cavidades etc.

No organismo adulto também ocorre a morte de células danificadas, envelhecidas, redundantes ou perigosas (cancerosas).

A morte celular pode ocorrer de forma acidental, sendo chamada, neste caso, de necrose. A necrose pode ocorrer devido a afecções vasculares, traumatismo, substâncias toxicas e outras causas. As células podem morrer de forma fisiológica e programada, sob o comando de genes presentes em seu núcleo. Esse tipo de morte celular, em que a própria célula se destrói sob o comando nuclear, é chamada de apoptose.

(62)

Apoptose: morte celular programada

É comum ocorrer apoptose durante o desenvolvimento embrionário, como por exemplo para individualização dos dedos.

A apoptose também ocorre em células de tecidos adultos, como os neutrófilos, células tumorais, células autorreativas.

(63)

Apoptose: morte celular programada

(64)

Câncer

Câncer é o nome dado a um conjunto de doenças em que as células se multiplicam de forma desordenada, comprometendo a harmonia do tecido

e até mesmo invadindo tecidos vizinhos.As células de um tecido normal

crescem, se multiplicam e morrem. No câncer, esses mecanismos estão anormais. Os processos de divisão e morte celular são regulados por vários genes.

Mutação nesses genes são responsáveis pelo câncer.

Sendo assim, o câncer é sempre uma doença genética, independentemente de ocorrer de forma esporádica ou hereditária, pois sempre se inicia com danos no DNA.

(65)

Genética do câncer

As mutações genéticas que desencadeiam o câncer ocorrem, basicamente, em dois tipos de genes:

• _{Proto-oncogenes: são genes normais que, quando sofrem mutações, originam os} oncogenes. Estes genes estimulam a proliferação celular e quando sofrem as mutações, passam a estimular de forma descontrolada, levando ao câncer.

• _{Genes supressores tumorais: são genes que controlam a divisão celular, induzindo} à apoptose, por exemplo. Quando esses genes sofrem as mutações deixam de funcionar e as células se multiplicam de forma descontrolada, levando ao câncer.

(66)