Plasmólise em células de cebola

Visualização da plasmólise em células de cebola.

Envoltórios celulares (2ª série–EM)

 

>> Membrana plasmática: presente em todas as células, tem composição lipoproteica: duas camadas de fosfolipídios com proteínas associadas.

     O modelo de estrutura da membrana plasmática aceito atualmente é o modelo do mosaico fluido, proposto por Singer e Nicolson em  1972.

          A membrana plasmática apresenta semipermeabilidade: controla a entrada e a saída de substâncias das células.

 

>> Glicocálix: é um revestimento externo da membrana plasmática formado por glicolipídios e glicoproteínas, encontrado em células animais e em alguns protozoários. está envolvido com a adesão celular e cria um ambiente químico particular ao redor da célula.

 

>> Parede celular: localiza-se externamente à membrana plasmática e está relacionada principalmente à sustentação da célula de plantas, algas, fungos e bactérias. Em plantas e algas é composta pelo polissacarídeo celulose.

 

Transporte através da membrana

 

>> Transporte passivo: ocorre a favor do gradiente de concentração, sem gasto de energia.

 

>Difusão: é a passagem de substâncias através de uma membrana permeável a favor do gradiente de concentração, ou seja, da região de maior concentração para a de menor concentração.

Ex: troca gasosa entre sangue e tecidos.

 

> Difusão facilitada: também ocorre a favor do gradiente de concentração, mas depende de proteínas transportadoras localizadas na membrana plasmática.

Ex: entrada de glicose nas células

 

> Osmose: é um caso particular de difusão, onde o solvente (água) se desloca através da membrana, uma vez que ela é impermeável ao soluto.

Ex: hemácias murcham quando colocadas em solução hipertônica.

 

Temperando saladas

 

 

     Você já deve ter temperado saladas para alimentação usando basicamente vinagre ou limão, sal e azeite.

     Por experiência própria, você já deve ter observado que, algum tempo depois de terem sido temperadas, as verduras murcham.

     Isso acontece porque, ao temperarmos a salada, estamos submetendo as células das verduras a um meio hipertônico, o que faz com que as células dos componentes da salada percam, por osmose, água para o meio e murchem.

 

>> Transporte ativo: é feito contra o gradiente de concentração e, por isso, demanda gasto de energia (ATP).

 

> Bomba de sódio-potássio: mantém uma diferença de concentração entre os meios extra e intracelular, com gasto de energia. Também depende de transportadores proteicos da membrana plasmática.

Ex: manutenção da diferença de potencial nas duas fases da membrana da célula.

 

>> Endocitose

 

> Fagocitose: é um processo de ingestão de partículas grandes, tais como microorganismos e restos de outras células.

 

 

> Pinocitose: ingestão de moléculas dissolvidas em água, tais como polissacarídeos e proteínas.

 

 

> Exocitose: eliminação de secreções e resíduos do material digerido dentro da célula.

 

 

Quadro resumo: Endocitose

 

 

 

Uma organela no núcleo celular

 

     Um grupo de cientistas identificou uma nova organela celular, localizada dentro do núcleo. As células pesquisadas eram provenientes de diversos tecidos de roedores e todas elas apresentaram uma estrutura, que foi batizada de retículo nucleoplasmático.

     O nome é familiar, pois o retículo nucleoplasmático (RN) é semelhante ao retículo endoplasmático (RE), encontrado no citoplasma. Aliás, a rede de túbulos ramificados que constitui os retículos citoplasmático e nuclear é contínua e possui regiões ligadas ao envoltório nuclear, a carioteca.

     A equipe responsável pela descoberta é formada por cientistas dos Estados Unidos e da Universidade Federal de Minas Gerais, no Brasil. O trabalho durou cerca de um ano e meio e foi publicado pela primeira vez em uma revista científica no dia 22 de abril de 2003. A repercussão entre os cientistas foi grande: esse foi o primeiro trabalho a identificar uma organela no núcleo celular, que antes se pensava ser composto de DNA, nucléolo e um líquido chamado nucleoplasma ou cariolinfa, sem a presença de organelas.

     O RN já havia sido visualizado antes por outros cientistas, mas não se fazia ideia de qual seria a sua função. Isso porque os métodos utilizados na época para visualizar organelas celulares matavam as células e não geravam imagens nítidas dessa organela. Por isso, muitos cientistas pensaram que o RN era na verdade resíduo de substâncias usadas para preparar as células para visualização.

     Em recente pesquisa, os cientistas decidiram utilizar um microscópio de alta resolução, encontrado apenas em alguns laboratórios do mundo (nenhum no Brasil). O aparelho sofreu adaptações para captar imagens do núcleo com alta precisão, a partir de células vivas. Foi possível então observar a estrutura do RN e a saída de cálcio dessa organela. Assim, os cientistas puderam não apenas descrever a organela, mas também elucidar a sua função dentro do nùcleo.

Funções do retículo nucleoplasmático

     Tanto o retículo endoplasmático quanto o nucleoplasmático compartilham a função de armazenamento e liberação de íons cálcio dentro da célula. Esses íons são liberados em áreas delimitadas e, em cada região celular, o aumento da concentração de cálcio pode determinar uma reação diferente.

      No citoplasma, o cálcio atua como sinalizador químico, envolvido na síntese de proteínas. Secreção hormonal, contração (nas células musculares) e transmissão de impulsos elétricos (nas células nervosas), entre outras funções. No núcleo, o cálcio é essencial para o processo de multiplicação celular, ativação e transcrição de genes e apoptose (morte programada das células).

      Sendo o cálcio essencial para as atividades do núcleo, acreditava-se que o cálcio chegava até lá vindo do citoplasma, após liberação pelo retículo endoplasmático, atravessando os poros do envoltório nuclear. Uma pesquisa publicada em 1994 afirmava que era exatamente isso que acontecia, pois quando  substâncias que bloqueavam a saída de cálcio no retículo endoplasmático eram adicionadas às células, a concentração de cálcio dentro do núcleo diminuía.

     Mas conhecendo-se agora o RN, pode-se deduzir que esses métodos de bloqueio também agiam sobre a organela nuclear, impedindo que ela liberasse cálcio no núcleo

     O núcleo, possuindo seu próprio retículo, pode controlar sua concentração interna de cálcio, independente da atividade do citoplasma. E, como consequência, começa a ficar mais claro para a Biologia de que forma a atividade dos genes é controlada dentro do núcleo.

     A partir dessa descoberta, deverão ser feitas novas pesquisas para identificar se a organela nuclear está presente em todos os tipos de cèlulas (ainda não foram realizadas pesquisas em células humanas). Também é necessário entender qual é a função exata do cálcio na regulação e ativação de genes. Esse entendimento pode ajudar a compreender o que acontece na formação de um tumor ou na expressão de uma doença determinada geneticamente, trazendo possibilidades de remédios e tratamentos mais eficazes.

     Além disso, muitos medicamentos atuais agem de forma que alteram os níveis de cálcio dentro da célula – como é o caso dos remédios contra hipertensão – entendimento das funções; assim do RN podem auxiliar no desenvolvimento de remédios mais eficientes, que não causem tantos efeitos colaterais.

 

Fontes:

>> Revista Nature Cell Biology – publicação na internet: 22 de abril de 2003

                                                                _ publicação impressa: maio de 2003, vol.5,p.440-446

>> Revista Sciense: 9 de maio de 2003, v.300, nº5621 (“Editor’s choise”)

>> Ciência Hoje on line:

       www.uol.com.br/cienciahoje

>> Página da Universidade Federal de Minas

       www.ufmg.br/boletim/bol1397/quinta.shtml

Texto elaborado por Vivian Lavander Medonça e Sônia Lopes. Agosto 2003.

 

Organelas Citoplasmáticas ( 2ª série EM)

 

>> Citoesqueleto

 

     Estrutura exclusiva das células eucariotas. É organizada a partir de proteínas fibrosas como os micrtotúbulos e filamentos intermediários. Define a forma da célula e organiza sua estrutura interna; permite a adesão da célula a células vizinhas e à matriz extracelular; possibilita o deslocamento de materiais no interior da célula.

 

>> Mitocôndria

     São organelas membranosas presentes em praticamente todas as cèlulas eucariotas. Em seu interior, ocorre a respiração celular, principal processo de obtenção de energia pelos seres vivos eucarióticos. Apresentam uma dupla membrana e uma molécula de DNA próprio, o que corrobora a teoria endossimbiótica.

 

>> Complexo golgiense

 

     Estrutura formada por bolsas membranosas achatadas (cisternas) e empilhadas umas sobre as outras. Atua na modificação de proteínas produzidas pelo Retículo endoplasmático, que são posteriormente separadas e empacotadas em bolsas membranosas (vesículas) para serem encaminhadas aos locais de destino onde atuarão.

>> Peroxissomo

     Organelas membranosas presentes em células animais e vegetais que possuem diversas enzimas oxidases, cuja ação produz peróxido de hidrogênio (H2O2); que é uma substância tóxica ao metabolismo celular. Essas organelas possuem também a enzima catalase, que metaboliza o peróxido em água e gás oxigênio.

 

>> Lisossomo

 

     São  bolsa membranosas que contêm enzimas digestivas capazes de digerir grande número de substâncias orgânicas. Possuem uma função heterofágica, digerindo materiais capturados pela célula, e uma função autofágica, digerindo estruturas e partes da própria célula.

 

>> Centríolos

     Cilindro proteico presente na maioria das células eucariotas, com exceção de plantas e fungos. Estão localizados no centrossomo, local de onde partem os microtúbulos do citoesqueleto. O centrossomo e os centríolos têm papel nos processos de divisão celular.

 

>> Retículo endoplasmático granular ou rugoso

     Vasta rede de bolsas e tubos membranosos que preenche boa parte do citoplasma. O retículo endoplasmático granular apresenta em sua superfície ribossomos envolvidos na síntese de proteínas e no transporte delas pelo citoplasma.

 

>> Retículo endoplasmático agranular ou liso

     Vasta rede de bolsas e tubos membranosos que preenche boa parte do citoplasma. O retículo endoplasmático agranular está envolvido na síntese de ácidos graxos, lipídeos, esteroides, glicoproteínas. Ele apresenta, também, enzimas envolvidas no metabolismo de toxinas como pesticidas e álcoois.

 

>> Núcleo

     Organela na qual concentra-se o material hereditário da célula, o DNA. Responsável por produzir as moléculas de RNA_m, que codificam a síntese das diferentes proteínas.

> Carioteca: envoltório nuclear. Dupla membrana contínua com a membrana do retículo endoplasmático.

> Nucléolo: local do núcleo com intensa síntese de RNA ribossômico (RNA_r).

> Cromatina: indica o conjunto de cromossomos presente no núcleo celular. A heterocromatina (cromatina condensada) corresponde às regiões dos cromossomos que se mantêm permanentemente condensadas, mesmo quando a célula não está se dividindo, e seu DNA metabolicamente inerte. Os genes ativos da célula localizam-se na eucromatina, ou cromatina frouxa.

> Nucleoplasma: ou cariolinfa, é a solução aquosa que envolve a cromatina e os nucléolos. Nela estão presentes diversos tipos de íons, moléculas de ATP, nucleotídios e diversos tipos de enzimas.

 

Célula Vegetal

>> Parede celular

    É um revestimento externo à membrana e está presente nas células vegetais, de fungos e de baactérias.

     É dotada de grande resistência o que confere proteção e sustentação à célula. Nas algas e plantas, a substância mais abundante da parede celular é a celulose.

>> Plastos

     São organelas presentes apenas em células de plantas e algas. podem ser de três tipos básicos:

>> leucoplastos (incolor)

>> cromoplastos ( amarelos ou vermelhos)

>> cloroplastos ( verde)

Cloroplasto

 

    Os leucoplastos estão associados ao armazenamento de amido em certas raízes e caules. Os cromoplastos são responsáveis pela coloração de certos frutos, flores e das folhas que tornam-se amareladas ou avermelhadas. os cloroplastos apresentam clorofila e estão associados com a fotossíntese.

 

>> Vacúolo central

     Estrutura frequente nas células vegetais. Em células jovens, é pequeno e numeroso. Nas células adultas, os vacúolos se fundem formando um único e volumoso vacúolo. Os vacúolos são verdadeiras bolsas delimitadas externamente por uma membrana lipoproteica denominada tonoplasto. No interior do vacúolo, encontra-se o suco vacuolar, uma solução aquosa que pode conter açúcares, oléos, sais, pigmentos e outras substâncias. Atua no armazenamento de sais e outras substâncias, e também na regulação osmótica.

 

 

Imagens fonte: cbme.usp.br/playercbme/celulasvirtuais/video

 

O Citoplasma

 

 

     Estudos microscópicos dos seres vivos têm revelado a existência de milhares de tipos de células. Apenas no corpo humano, já foram identificados cerca de 300 tipos celulares diferentes.

Exemplos:

>>Células nervosas cujas expansões percorrem o corpo como cabos elétricos transmitindo informações de um local para outro;

 

>> Células musculares que possuem internamente feixes de proteínas capazes de se contrair e produzir os movimentos corporais;

 

>> Células especiais da pele – os melanócitos – que produzem melanina, um pigmento escuro que absorve a radiação ultravioleta da energia solar e evita danos ao organismo.

 

 

     Apesar da diversidade todas as células compartilham ao menos três características:

a) membrana plasmática, que isola o conteúdo celular do ambiente externo e controla a passagem de substâncias;

b) contêm, citoplasma ( do grego Kytos, célula e plasma, líquido), formado por um líquido viscoso (citosol) e por estruturas e substâncias necessárias às funções vitais;

c) possuem material genético (DNA), no qual estão inscritas informações em código que controlam todo o funcionamento celular.

 

 

O citoplasma das células procarióticas

     Células procarióticas, presentes apenas em bactérias e arqueas.

     O citoplasma é todo ambiente celular delimitado pela membrana plasmática. Ele constitui-se de um líquido viscoso e semitransparente, o citosol, composto por 80% de água e por milhares de tipos de proteínas, glicídios, lipídios, aminoácidos, bases nitrogenadas, vitaminas, íons etc. Mergulhados no citosol, há uma ou mais moléculas de DNA e milhares de ribossomos, estruturas granulosas especializadas na produção de proteínas.

 

 

 

O citoplasma das células eucarióticas

     O citoplasma das células eucarióticas, definido como região localizada entre a membrana plasmática e o envoltório do núcleo, contém um fluído semelhante ao das células procarióticas e também chamado citosol. nele há diversas estruturas denominadas organelas citoplasmáticas, que atuam como pequenos órgãos.

 

 

 

Classificação e parentesco evolutivo

 

>> De acordo com a sistemática moderna, o processo de evolução dos seres vivos é responsável pela diversidade biológica. Assim, todas as espécies compartilham ancestrais comuns, e as semelhanças entre elas são reflexo desse processo evolutivo.

 

>> As relações de parentesco entre grupos de seres vivos podem ser representadas em diagramas – atualmente chamados árvores filogenéticas – compostos por linhas que se dividem sucessivamente. Cada divisão indica que uma espécie ancestral deu origem a novas espécies. As espécies atuais estão representadas na ponta de cada ramo da árvore filogenética e, quanto mais se aproxima da base, mais antigo é o ancestral.

 

Relações de parentesco e classificação de alguns animais da ordem Perissodactyla.

 

     Na parte superior esquerda da árvore, asno, cavalo e zebra teriam como ancestral comum um representante do gênero Equus, que originou todas as espécies de equinos. Se “descermos” pela árvore filogenética a partir do ancestral dos equinos, encontraremos sua relação de parentesco com os animais da ordem Perissodactyla, que reúne também a família Tapiridae (antas) e a família Rhinaceratidae (rinocerontes).

 

>> A cladística é um método utilizado para estabelecer relações filogenéticas entre os seres vivos, e procura reunir em um mesmo grupo apenas  organismos que compartilham uma história evolutiva comum [ clado]. Grupo de espécies que apresentam um ancestral comum exclusivo [clado] são denominados monofiléticos. Já os grupos de espécies que descedem de ancestrais distintos são chamados de polifiléticos.

>> Grupos monofiléticos compartilham características chamadas apomorfias ou características derivadas. Essas características são novidades evolutivas que não estavam presentes no ancestral comum e surgiram por modificação de uma condição mais antiga, chamada plesiomorfia ou característica primitiva. Por exemplo, pelo e glândulas mamárias são apomorfias de mamíferos, dessa forma, todo animal que apresenta pelo e glândulas mamárias é incluído no clado Mammalia. 

 

>> A cladística apresenta as relações de parentesco entre os seres vivos em diagramas semelhantes às árvores filogenéticas, denominadas cladogramas.

Exemplos:

 

 

 

 

 

 

 

 

Conteúdo destinado a 3ª série do Ensino Médio.

A invenção do microscópio óptico à descoberta das células.

 

 

 

 

     O desenvolvimento do microcópio óptico dependeu dos avanços na produção das lentes de vidro. Pelo século XVII, as lentes foram refinadas a ponto de tornarem  possível a fabricação de microscópios simples. Utilizando um instrumento como esse, Robert Hooke examinou um pedaço de rolha e em 1665 comunicou para a Royal Society de Londres que a cortiça era composta de uma massa de minúsculas cámaras, que ele chamou de ‘células’. O nome  ‘célula’ foi estendido até para as estruturas que Hooke descreveu, que eram apenas as paredes celulares que permaneceram depois que as células vegetais vivas dentro dela morreram. Mais tarde e alguns outros dos seus contemporâneos foram capazes de visualizar células vivas.

     Por quase 200 anos, a microscópia ópica permaneceu um instrumento exótico, disponível apenas para poucos indivíduos ricos. Foi apenas no século XIX que ela começou a ser amplamente utilizada para visualizar células. A emergência da biologia celular como uma ciência distinta foi um processo gradual para o qual vários indivíduos contribuíram, mas o seu nascimento oficial geralmente é dito ser marcado por duas publicações: uma pelo botânico Mathias Schleiden, em 1838, e a outra pelo zoólogo Theodor Schwann, em 1838. Nesses artigos, Schleiden e Schwann documentaram os resultados de uma investigação sistemática de tecidos vegetais e animais com o microscópio óptico, mostrando que as células eram os blocos universais de construção de todos os tecidos vivos.

 

 

     O seu trabalho e o de outros microscopistas do século XIX lentamente conduziram à compreensão de que todas as células vivas eram formadas pela divisão de células existentes – um princípio algumas vezes chamado de a Teoria da célula. A implicação de que organismos vivos não surgem espontaneamente, porém podem ser gerados apenas a partir de organismos existentes, foi ansiosamente contestada, mas ela foi finalmente confirmada por experimentos realizados nos anos de 1860 por Louis Pasteur.

 

 

     O princío de que as células são geradas apenas a partir de células preexistentes e herdam suas características a partir delas fundamenta toda a biologia e dá ao assunto uma única ideia: em biologia, as questões sobre o presente estão inevitavelmente ligadas às questões sobre o passado. Para entender por que as células e os organismos de hoje se comportam dessa maneira, precisamos entender a sua história, todo o caminho de volta às origens vagas das primeiras células sobre a Terra.

 

     A teoria de Darwin sobre a evolução, publicada em 1859, forneceu a compreensão-chave que torna essa história compreensível, mostrando como a variação randônica e a seleção natural podem orientar a produção de organismos com novas características, adaptados a novos meios de vida. A teoria da evolução explica como a diversidade surgiu entre os organismos que compartilham um ancestral comum. Quando combinada com a teoria celular, ela conduz a uma visão de toda a vida, a partir do seu início até os dias atuais, como uma vasta árvore familiar de células individuais.

 

Fonte: Fundamentos da biologia celular/Bruce Alberts – 2ª edição – Artemed, 2006.