bio celular 2
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
CENTRO DE CIÊNCIAS NATURAIS E EXATAS
CURSO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
Caderno Didático de Biologia Celular (BLG 138)
Élgion Loreto
Departamento de Biologia -2005
Sumário:
Página
Introdução 3 Primeira Parte Uma breve revisão de Biologia Celular 4
A lógica da composição molecular dos seres vivos 4
Estruturas supra-moleculares e a emergência de novas propriedades 12
A organização celular: o conceito de célula mínima 16
Da célula procariótica para a célula eucariótica 24
Segunda Parte Recomendações de ordem geral a serem observadas no uso do Laboratório. 27
O uso do microscópio óptico (mo) 29
Observando células de epitélio de escamas de cebola 40
Propriedades físico-químicas dos componentes da membrana plasmática. 41
Comparando células procariotas e eucariotas. 42
Um pouco de físico-química: pH 44
Estudando a passagem de solutos e solventes pela membrana plasmática. 47
Fracionamento celular :
centrifugação. 49
cromatografia 51
eletroforese 53
Observação de ciclose e cloroplastos em células de Elodea 54
Observando cílios e sistema de endomembranas 57
Preparação de lâminas permanentes 59
Observação de complexo de Golgi em lâminas permanentes de epidídimo 60
Observação de células musculares estriadas 61
Observação de mitose em ponta de raiz de cebola 62
Atividades de práticas de biologia como componente de formação pedagógica.
atividade 1 – Biologia na cozinha. 65
atividade 2 - O uso de modelos didáticos e simulações 65
2
INTRODUÇÃO Biologia Celular (BLG 138) é uma disciplina do primeiro semestre, e ministrada com duas
horas/aula (h/a) teóricas e duas h/a práticas semanais.
Os principais objetivos da disciplina são o dar ao aluno:
- uma visão atual da organização e funcionamento celular, assim como o domínio dos
conceitos básicos dessa área do conhecimento;
- uma visão histórica sobre as principais descobertas que levaram aos paradigmas atuais
dessas ciências;
- instrumentalização para busca de informação e atualização, de forma autônoma nessa
área do conhecimento;
- instrumentalização para o desenvolvimento de atividades didáticas de Biologia Celular,
para todos os níveis de ensino, incluindo as atividades práticas.
O presente Caderno Didático foi escrito para auxiliar a atingir os objetivos descritos acima.
Para tal, ele consta de duas parte:
1a) Uma breve revisão teórica atualizada, porém escrita em nível de ensino médio. Este
texto servirá de base para as primeiras semanas de aula teórica que consistirá de uma revisão
geral de Biologia Celular.
2a) Protocolos das aulas práticas. Estas atividades serão executadas durante as aulas
práticas e cabe ao aluno fazer o registro solicitado nos protocolos. Pensamos ser este material
uma posterior fonte de consulta para a execução de atividades didáticas.
O aprofundamento teórico, que se seguirá à revisão apresentada na primeira parte deste
Caderno Didático será feito a partir da seguinte bibliografia:
CARVALHO, H.F. e RECCO-PIMENTEL, S.M. A célula 2001. Barueri,SP, Ed. Manole, 2001. JUNQUEIRA , L.C. e CARNEIRO, J. Biologia Celular e Molecular. 7a Ed. Rio de Janeiro,
Guanabara-Koogan, 2000. DeROBERTIS, E.D.P. e DeROBERTIS, E.M.F. Bases da Biologia Celular e Molecular. 14 ed, Rio
de Janeiro, Guanabara-Koogan, 2003. COOPER, G.M. A célula, uma abordagem molecular. 2 ed P. Alegre, Artes Médicas, 2001. ALBERTS, B. e colaboradores. Fundamentos da Biologia Celular. P. Alegre, Artes Médicas,
1999. ALBERTS, B. e colaboradores. Biologia Molecular da Célula. 4 ed. P. Alegre, Artes Médicas,
2004.
3
Uma breve revisão de Biologia Celular
Unidade I A lógica da composição molecular dos seres vivos:
DE QUE SÃO FEITAS AS CÉLULAS? Os conceitos primordiais para o
entendimento dos seres vivos são aqueles
relacionados aos tipos de moléculas que os
compõem. Os seres vivos são formados por
células e todas as células são constituídas
pelos mesmos componentes químicos,
organizados em uma “lógica” muito simples:
átomos se agrupam para formar moléculas,
estas, nos seres vivos são as vezes muito
grandes, e por isto chamadas de
macromoléculas, que se associam para
formar as organelas e demais partes da célula. (Figura 1).
Figura 1. Organização das estruturas celulares a partir dos átomos.
1. A água e suas propriedades especiais A água é a molécula mais abundante
nos sistemas vivos e perfaz 70%, ou mais, do
peso da maioria das formas de vida. Sempre
admitimos a água como um líquido inerte,
suave, conveniente para muitos propósitos
práticos. Embora seja quimicamente estável,
ela é uma substância com propriedades
incomuns. Na verdade, a água e seus
produtos de ionização, os íons H+ e OH-,
influenciam profundamente nas propriedades
de muitos componentes importantes das
células, como as enzimas, as proteínas, os
ácidos nucléicos e os lipídios.
A molécula da água é eletricamente
neutra, mas o arranjo dos átomos de
hidrogênio e oxigênio em forma de V torna
essa molécula um dipolo elétrico. Pela
presença dos dois pólos (+ e -) a água é dita
um solvente polar. A água é melhor solvente do que a
maioria dos líquidos comuns. Quase todos os
sais minerais, podem ser dissolvidos na água
sob forma de íons, como por exemplo, os
íons de Na+, Cl -, K+, Mg++ . Estes íons, em
especial, são de fundamental importância no
controle da quantidade de água nas células
(pressão osmótica), e atuam também no
funcionamento de muitas enzimas e na
excitabilidade das células.
As moléculas orgânicas, que são as
moléculas mais importantes na constituição e
4
funcionamento dos seres vivos, podem
apresentar três diferentes comportamentos
com relação a água: a) são solúveis (se
solubilizam totalmente na água, como a
maioria dos glicídios); b) são insolúveis (por
exemplo, as gorduras neutras), ou c) são
anfipáticos, isto é, possuem uma parte da
molécula que se dissolve na água e outra
que é insolúvel. Temos,como exemplo desse
último tipo, os lipídios e proteínas que
compõem as membranas.
A forma e propriedades funcionais
que as macromoléculas vão apresentar são
profundamente influenciadas pelo modo com
que elas interagem com a água. Sendo
assim, esse líquido “inodoro, incolor e sem
gosto” desempenha, no funcionamento
celular, um papel muito importante.
2. As moléculas orgânicas Em uma primeira observação,
podemos constatar que os seres vivos são
quimicamente muito complexos. Suas
moléculas orgânicas são “gigantescas”
quando comparadas as moléculas “dos seres
brutos” e, além disso, são extremamente
variáveis. Por exemplo, um organismo bem
simples como uma bactéria, pode ter mais de
2.000 proteínas diferentes. Um ser humano
deve ter em torno de 100.000 tipos de
proteínas.
Como poderemos estudar
quimicamente estes seres, se, considerando
somente as proteínas, temos uma
diversidade tão grande ?
Esta tarefa, que aparentemente é
impossível, torna-se facilitada pelo fato de
que as moléculas biológicas podem ser
organizadas em apenas 4 classes. Além
disso, deve-se levar em conta que as
moléculas orgânicas são formadas por,
aproximadamente, 30 componentes básicos.
Entender esta classificação é fundamental
para a compreensão da química da vida.
As quatro classes de moléculas
orgânicas que estão presentes nas células
são as seguintes:
A) Glicídios (também chamados de
açúcares ou carboidratos)
B) Ácidos nucléicos C) Proteínas D) Lipídios (gorduras)
As três primeiras classes formam
MOLÉCULAS POLIMÉRICAS, isto é , são
moléculas compostas por “unidades que se
repetem”, denominadas MONÔMEROS.
Figura 2. Formação de polímeros
Podemos resumir a composição das
macromoléculas orgânicas dos seres vivos
na Figura 3, em que encontramos os átomos
que compõem cada classe de
macromolécula, os monômeros de cada
classe e o polímero formado.
5
Devemos lembrar que na Figura 3 as
moléculas poliméricas aparecem formadas
por poucos monômeros, mas na realidade,
geralmente, elas são formadas por milhares
deles.
Figura 3. Classes de moléculas presentes nas células
Como podemos ver na Figura 3, seis
principais tipos de átomos vão formar todas
as moléculas orgânicas dos seres vivos.
Estes seis elementos se organizam em
aproximadamente 30 –40 tipos de moléculas
(os monômeros) que podem ser classificados
por sua estrutura química em 4 grupos.
No grupo dos glicídios, o principal
monômero é a glicose. Nas proteínas, os
monômeros são 20 diferentes aminoácidos
e, nos ácidos nucléicos, são “basicamente”
8 nucleotídeos. Somando-se a estes alguns
tipos predominantes de lipídeos, teremos
então, aproximadamente os 30- 40
componentes químicos básicos, e suas
variações, que são predominantes nos
seres vivos.
2.1 PROTEÍNAS As proteínas são as moléculas responsáveis pelo funcionamento da célula. Praticamente todas as atividades da
célula e, portanto, de um organismo são
executadas por proteínas.
O transporte de substâncias é
realizado por proteínas, como por exemplo, a
HEMOGLOBINA que transporta oxigênio. O
movimento das organelas no interior da
célula, e mesmo o movimento proporcionado
pelos músculos, como um todo, é resultado
da interação de proteínas como a TUBULINA
e DINEIRA; a ACTINA e a MIOSINA. A
proteção do nosso corpo contra os
microrganismos que causam doenças é dada
pela ação de ANTICORPOS, que são
proteínas. Todas as reações químicas que,
constantemente, estão ocorrendo em nosso
organismo, são realizadas por proteínas
especiais chamadas de ENZIMAS. Enfim,
todo o funcionamento do nosso organismo se
dá graças à atividade das PROTEíNAS.
Cada uma dessas funções é
realizada por uma proteína diferente. Existe,
6
no corpo humano, cerca de 100.000 tipos
diferentes de proteínas, cada uma sendo
especialista em uma função.
As proteínas são construídas a partir
de 20 tipos de aminoácidos, que diferem
entre si através de uma parte da molécula,
chamada de radical.
Figura 4 - Os 20 aminoácidos que compõe
as proteínas
As proteínas são formadas pela
união de 100 ou mais aminoácidos. O que vai
diferenciar uma proteína de outra é a
seqüência dos aminoácidos que a compõem.
Como existem 20 diferentes tipos desses
aminoácidos e as várias proteínas podem ter
comprimentos diferentes, temos uma
diversidade muito grande nessa classe de
macromoléculas (figura 4). Por exemplo, a
enzima ribonuclease bovina é formada por
124 aminoácidos, já a albumina do soro
humano é formada por 528 aminoácidos.
A seqüência de aminoácidos que
compõe uma proteína, recebe o nome de
estrutura primária . A substituição de um
único aminoácido em uma cadeia protéica,
provoca uma alteração na estrutura primária
dessa proteína. A conseqüência da
modificação pode ser grave, resultando em
uma nova proteína que não funcione
corretamente dentro da célula.
Chamamos de estrutura secundária a
interação entre os aminoácidos vizinhos um
uma cadeia polipeptídica. A interação entre
radicais + e – ou hidrofóbicos e hidrofílicos
fazem com que parte da cadeia se organize
em α hélice ou pregas (folhas) β.
Na Figura 5, está representada a estrutura primária da ribonuclease bovina, que é uma enzima que degrada o RNA. Na estrutura primária, está explícito apenas qual é a ordem dos aminoácidos que compõem uma proteína, ou seja, qual é o primeiro, o segundo, o terceiro... até o último aminoácido.
Figura 5. Estrutura primária da ribonuclease bovina
A estrutura terciária de uma
proteína, por sua vez, é aquela que
representa como é a sua forma
tridimensional. O formato da mioglobina, ou
seja, sua estrutura terciária é representada
na da Figura 6. A estrutura terciária das
7
proteínas depende da seqüência de
aminoácidos (estrutura primária).
Figura 6. Estrutura secundária e terciária da mioglobina.
Forma e Função das Proteínas Para todo o lado que olhamos,
podemos observar que a forma dos objetos é
que ditam a sua função. Na Figura 7, temos a
representação de uma tesoura e de uma
colher. É muito difícil cortar um pano com
uma colher, ou comer sopa com uma
tesoura. A forma desses objetos é que
permite sua função.
Figura 7- Relação entre forma e função
O modo como uma proteína irá
desempenhar a sua atividade dependerá de
sua forma tridimensional, ou seja, depende
de sua estrutura terciária, que em última
análise depende da seqüência de
aminoácidos que compõe a proteína
(estrutura primária).
A troca, acréscimo ou retirada de um
aminoácido PODE ocasionar alterações na
estrutura dessa proteína, alterando sua forma
e, portanto, sua função. A troca de um
aminoácido na proteína ribonuclease, por
exemplo, a substituição do terceiro
aminoácido (treonina) por uma glicina
resultará em uma proteína com outra forma
tridimensional e incapaz de executar sua
função.
Somos formados por aproximadamente 100
trilhões de células. As células são estruturas
muito organizadas cujo funcionamento é,
essencialmente, realizado por uma classe de
moléculas, as proteínas. São as proteínas
que irão dar forma as estruturas celulares,
transportar substâncias, realizar as reações
químicas necessárias a sobrevivência e
crescimento da célula, enfim são elas que
irão pôr as células a funcionar. Existem
milhares de proteínas diferentes em cada
célula. Cada proteína está envolvida em uma
função ou atividade específica. Diferentes
células apresentam proteínas diferentes, o
que explica as variações nas formas e
funções observadas em cada tipo celular
Portanto, para entender o
funcionamento celular temos que olhar com
atenção para as proteínas. As proteínas são
cadeias de aminoácidos. Imagine uma
8
proteína como um colar de pérolas, cada
aminoácido sendo uma pérola. Existem 20
diferentes tipos de aminoácidos, o que
poderia ser representado em nosso colar por
pérolas de 20 cores diferentes. O número de
pérolas e a seqüência nas cores das pérolas
(aminoácidos) variam de proteína para
proteína, como nos dois "colares" vistos na
Figura 8.
Figura 8: Diferentes proteínas podem possuir diferentes números de aminoácidos (como no exemplo aqui temos um "colar" com 11 e outro com 9 contas). As proteínas diferem também com relação a seqüência de cores das contas do colar (seqüência de aminoácidos).
O número de aminoácidos varia
de uma proteína para outra, as menores
tem em torno de 50 aminoácidos e as
maiores perto de 20.000. As proteínas se
dobram formando uma estrutura
tridimensional típica, ou seja cada
proteína tem uma forma definida que
depende da seqüência de aminoácidos
que possui. É essa forma que vai ser
responsável pela função da proteína.
Observe a sua volta diferentes
objetos e veja como a função de cada
um deles está relacionada à sua forma.
É a estrutura tridimensional que permitirá
a uma enzima (proteína que ativa
reações químicas) encaixar-se
perfeitamente ao seu substrato e alterá-
lo. Vamos a um exemplo: o fator VIII é
uma proteína de 2.531 aminoácidos e
está envolvida na coagulação sanguínea.
A ausência ou a redução da atividade
dessa proteína no sangue causa a
hemofilia clássica (hemofilia A), condição
em que a pessoa pode morrer devido à
hemorragia intensa e de longa duração,
desencadeada por qualquer pequeno
ferimento.
Há casos em que os hemofílicos
têm o fator VIII no sangue, porém, essa
proteína apresenta alguns dos seus
aminoácidos trocados ou faltando, e isso
causa uma alteração no formato
tridimensional dessa proteína, impedindo
que ela se ligue com as outras proteínas
envolvidas na coagulação sanguínea, ou
dificultando essa ligação.
Sabe-se também que algumas
substituições de aminoácidos na proteína
podem ter efeitos menos drásticos,
provocando apenas uma pequena
alteração de forma do fator VIII, sem
comprometer o funcionamento de modo
muito intenso. Neste caso, a pessoa
pode ter um tempo de coagulação um
pouco maior do que a maioria dos
9
indivíduos, sendo, no entanto, normal e
não hemofílica.
Enzimas As enzimas formam uma classe
especial de proteínas que tem como função
catalisar (acelerar) as reações químicas.
Cada enzima é especializada em
acelerar uma reação específica. Por
exemplo, a enzima amilase age sobre o
amido e o degrada até glicose. O amido, que
é a substância que vai ser alterada durante a
reação química, recebe o nome de
SUBSTRATO.
Na enzima, existe uma região que se
liga especificamente ao substrato e a esta
região chamamos de SÍTIO ATIVO. Assim,
após a interação do substrato com o sítio
ativo, ocorre a reação química, sendo
liberado o PRODUTO da reação, que no
caso da amilase, é a glicose.
As enzimas não se alteram com a
reação química que promovem, saindo
intactas do processo, podendo ir localizar
mais substrato para catalisar nova reação
(Ver Figura 9).
Figura 9 Esquema de uma reação enzimática
As Proteínas na Nossa Dieta As proteínas, enquanto
macromoléculas, não são essenciais na dieta
humana. Alguns monômeros que formam as
proteínas é que são considerados essenciais
para nutrição humana.
Os aminoácidos chamados de essenciais são
aqueles que nossas células não conseguem
produzir.
As proteínas presentes nos alimentos
são degradadas no aparelho digestivo. Essa
degradação corresponde à separação da
cadeia polipeptídica em monômeros. Os
aminoácidos liberados são, então, levados
através do sangue para todas as células do
nosso corpo. Uma vez no interior de nossas
células, esses aminoácidos serão utilizados
para compor as nossas proteínas e fazer
funcionar o nosso organismo.
As proteínas de um bife eram
importantes no músculo da vaca. As
proteínas do ovo seriam importantes para o
pintinho que iria se desenvolver naquele ovo.
Se essas proteínas entrassem intactas em
nossa circulação, de nada adiantaria, pois
não estariam aptas a desempenhar as
funções que as nossas células devem
executar. Além do mais, como sabemos, toda
proteína estranha serve como antígeno, e
provavelmente, a absorção de uma proteína
de vaca ou de galinha provocaria uma reação
alérgica. Nosso sistema imune reconheceria
essas proteínas como estranhas ao
organismo e criaria anticorpos contra elas.
As proteínas são moléculas muito
grandes. Por exemplo, o colágeno é
composto por aproximadamente 3.000
10
aminoácidos. Essa proteína fibrosa é o
principal componente da matriz extracelular e
do tecido conjuntivo. Se considerarmos que a
molécula da água (que é bem menor que a
de um aminoácido) tem dificuldade de
atravessar a pele, como poderia ser
absorvida uma molécula de 3.000
aminoácidos? Mas muitos cremes “vendem”
a idéia de que podemos “repor” o colágeno
que está faltando em nossa derme, usando
colágeno de galinha. Na verdade essa
proteína não consegue atravessar a pele e
chegar na derme, onde normalmente está
depositada. Caso isso acontecesse,
provocaria uma reação alérgica (seria um
antígeno).
Os aminoácidos são divididos em
essenciais, isto é, aqueles que precisam
fazer parte de nossa dieta, pois não temos a
capacidade de sintetizá-los e não essenciais
(aqueles que podemos sintetizar).
A quantidade de proteínas
necessárias na dieta varia conforme a idade
e o estado fisiológico. Crianças, gestantes e
lactantes necessitam mais proteínas do que
adultos. Um adulto jovem, com intensa
atividade física, deve consumir em torno de
56g diária de proteínas. Os alimentos de
origem animal, como carne, leite e ovos são
ricos em proteínas. Os vegetais também têm
proteínas porém em quantidades menores.
Por exemplo, uma fatia de pão de trigo
integral possui 2 gramas de proteína, mas
como essa é uma proteína de baixa
qualidade, um adulto jovem precisaria comer
72 fatias diárias para obter as 56 g de
proteínas.
Resumindo o que foi apresentado
sobre proteínas, podemos dizer que:
O funcionamento de um organismo depende de suas proteínas.
O funcionamento de cada proteína
depende de sua forma.
A forma de uma proteína depende da seqüência dos aminoácidos que a compõem.
A questão agora é explicar:
Como o organismo estabelece seqüência de aminoácidos que deve estar presente em cada proteína?
A seqüência de aminoácidos das
proteínas “está escrita” (codificada) nos
genes. Os genes são compostos de outro
tipo de molécula orgânica, os ácidos
nucléicos.
2.2.ÁCIDOS NUCLÉICOS Os ácidos nucléicos também são
macromoléculas poliméricas, formadas por
monômeros chamados de nucleotídeos.
Cada nucleotídeo é formado por uma base
nitrogenada, um açúcar (ribose ou
desoxirribose) e fosfato (Figura 10):
Figura 10. Nucleotídeo
11
Estes monômeros se unem para
formar dois tipos de polímeros, o DNA (ácido
desoxirribonucléico) e o RNA (ácido
ribucléico).
Os ácidos nucléicos são formados
pela união de nucleotídeos (Figura 11).
Figura 11- Molécula de ácido nucléico
Na molécula de DNA encontramos as
seguintes bases: adenina (A); citosina (C);
guanina (G) e timina (T) e são chamados de
desoxiribonucleotídeos, porque o açucar é a
desoxiribose. A molécula de DNA é formada
por uma cadeia dupla, tendo algumas
características importantes. Sempre que
existir uma adenina em um lado da cadeia,
teremos uma timina no outro e sempre que
ocorrer uma citosina em um lado da cadeia,
teremos uma guanina no outro. Chamamos
isto de complementariedade das bases, ou
seja, as timinas sempre fazem par com as
adeninas e as citosinas sempre pareiam com
as guaninas.
Figura 12. Estrutura da molécula de DNA mostrando a complementariedade das bases A=T; C=G.
Duas propriedades importantes
resultam da estrutura do DNA:
1) Capacidade de replicação. Com o auxílio
de enzimas, a dupla hélice de DNA se abre,
formando fita simples e pode ser duplicada,
originando cópias exatamente iguais a
molécula original.
2) Capacidade de conter a informação da seqüência de aminoácidos que compõe as
proteínas. As seqüências de nucleotídeos do
DNA determinam a estrutura primária das
proteínas.
Figura 13- Replicação da molécula de DNA
O RNA é uma molécula formada por uma
única cadeia, ou seja, é fita simples. Os
nucleotídeos do RNA são chamados de
Ribonucleotídeos porque o açúcar é a ribose.
No RNA a base uracila (U) substitui a Timina
do DNA. Os diferentes tipos de RNAs são
extremamente importantes para fazer com
que a informação genética contida no DNA
seja traduzida em uma seqüência de
aminoácidos, originando as proteínas (será
visto adiante).
2.3. GLICÍDIOS Os glicídios, também chamados de
carboidratos ou açúcares são polióis de
aldeídos ou cetonas, divididos em:
12
a) Monossacarídeos - como por exemplo a
glicose e a frutose. Os monossacarídeos
podem unir-se formando dissacarídeos. Por
exemplo, a sacarose (açúcar de cana) é a
união de uma frutose e uma glicose. A
maltose é formada pela união de duas
moléculas de glicose e a lactose (açúcar do
leite) é formada pela união de galactose e
glicose.
Figura 14 -Exemplo de alguns
monossacarídeos
b) Polissacarídeos - são formados pela
união de vários monossacarídeos (são
POLÍMEROS DE GLICOSE) Os três
polissacarídeos mais importantes são o
AMIDO (reserva de energia dos vegetais), o
GLICOGÊNIO (reserva de energia dos
animais) e a CELULOSE (constituinte da
parede das células vegetais). A diferença
entre esses polissacarídeos está na ligação
química que une as glicoses.
As principais funções
desempenhadas pelos glicídios são:
-ENERGÉTICA: são fonte de energia
para a célula (ou reserva de energia)
- ESTRUTURAL: formam as paredes
das células vegetais
-RECONHECIMENTO: estão
envolvidos no processo de reconhecimento
célula-célula nos tecidos dos animais
pluricelulares, através do glicocalix.
2.4. LIPÍDIOS
Os lipídios ou gorduras
desempenham importante papel na estrutura
e função celular. Há várias classes de
lipídios e cada uma possui funções biológicas
específicas.
Os ácidos graxos são a unidade
fundamental da maioria dos lipídios e junto
com os triglicerídios constituem as principais
gorduras neutras que funcionam como
reservas energéticas.
Fig 15 - Exemplos de ácidos graxos.
Já os fosfolipídios e os esfingolipídios são lipídios derivados dos
triglicerídios. Nesses lipídios, uma das
cadeias de ácido graxo é substituída por uma
estrutura química POLAR. Desta forma,
13
estas moléculas terão uma parte polar
(hidrofílica) e uma parte apolar (hidrofóbica)
Os fosfolipídios e esfingolipídios são
componentes fundamentais das membranas
biológicas (será visto adiante).
Outra classe de lipídio é a dos
esteróides que podem ter função estrutural,
como o colesterol que é um componente da
membrana plasmática. Outra função
desempenhada pelos esteróis é a hormonal,
como por exemplo a testosterona,
progesterona.
ESTRUTURAS SUPRA-MOLECULA-RES E A EMERGÊNCIA DE NOVAS PROPRIEDADES
Um conceito importante para o
entendimento dos seres vivos é o de
“propriedades emergentes”. Vejamos um
exemplo bem simples: um professor
demonstra a ação enzimática da amilase
salivar, através de um experimento muito
comum, que pode (e deve) ser realizado em
sala de aula. Nesse experimento, uma
solução de Maizena é fervida e distribuída
em dois frascos. Em apenas um dos frascos
adiciona-se um pouco de saliva e ,depois,
uma gota de lugol (ou solução de iodo) é
acrescentada em ambos os frascos.
Neste caso, a alteração de cor que
se observa no frasco é explicada pelo fato da
enzima presente na saliva ter a
PROPRIEDADE de degradar o amido da
Maizena. Essa é uma propriedade catalítica
muito específica, a amilase desdobra o
amido em glicose.
Se ao invés de acrescentar saliva na
mistura, acrescentássemos os aminoácidos
que compõem a amilase, iria ocorrer a
reação de degradação do amido? É claro que
não. Uma pilha de tijolos não é o mesmo que
uma casa. Uma mistura de aminoácidos
isolados, não possui as propriedades da
proteína que poderia ser formada pela união
desses aminoácidos.
Para que uma proteína desempenhe
uma função definida, é necessário que ela
tenha uma forma específica. A estrutura
tridimensional de uma proteína é resultado
da união de aminoácidos em uma seqüência
também específica. Portanto, é a ligação
sucessiva de um aminoácido ao outro que irá
determinar a forma final de uma proteína e
sua capacidade funcional.
As macromoléculas apresentam
propriedades novas que não estão presentes
nos seus componentes isolados. A amilase,
por exemplo, tem a capacidade de degradar
o amido, porém esta propriedade não está
presente em nenhum dos aminoácidos que
compõem a amilase. Quando, pela união de
aminoácidos em uma seqüência específica, a
macromolécula amilase se forma, EMERGE
uma nova propriedade (capacidade de
degradar a amido) que não está presente nos
seus componentes.
As propriedades emergentes são um
atributo da forma esterioquímica da
macromolécula. Do mesmo modo que a
forma da tesoura confere a esse instrumento
uma propriedade nova (capacidade de
14
cortar), a forma da proteína amilase lhe
permite catalisar a reação amido➜ glicose.
Muito do funcionamento celular
depende das propriedade emergentes de
suas macromoléculas. Mas as células não
são formadas apenas de macromoléculas,
elas possuem também ESTRUTURAS
SUPRAMOLECULARES.
Estruturas supramoleculares são
estruturas formadas por várias
macromoléculas. Um exemplo de estrutura
supramolecular é o ribossomo (Figura 16).
Cada sub-unidade do ribossomo é formada
por várias macromoléculas. A sub-unidade
maior é formada por 3 diferentes RNAs
ribossômicos: um com 120 nucleotídeos
(nts), outro com 160 nts e o terceiro com
4700 nts. Além dos RNAs a sub-unidade
maior apresenta 49 diferentes proteínas
(denominadas L1, L2, L3, ... até L49). Na
sub-unidade menor temos apenas um rRNA
de 1900 nts associado a 33 proteínas
(denominadas S1, S2, ..até S33).
Figura 16 .Ribossomo dos eucariontes
Os ribossomos são estruturas
capazes de auto-montagem, isto é, basta
colocarmos todos os componentes juntos e,
em condições físico-químicas apropriadas,
automaticamente as sub-unidades do
ribossomo montam-se. É possível, portanto,
desmontar e remontar os ribossomos em
tubos de ensaio. E sempre, após a auto-
montagem, uma PROPRIEDADE nova
EMERGE : “os ribossomos são capazes de
fazer síntese de proteínas”.
Todas as organelas intracelulares
são estruturas supramoleculares. A
mitocôndria, por exemplo, é formada por um
grande número de proteínas, lipídios, DNA,
RNA... que formam suas membranas, os
seus ribossomos, corpúsculos elementares,
etc... Estas macromoléculas, ao se
associarem, formam a mitocôndria que
possui propriedades novas que não estão
presentes nos componentes isolados. Por
exemplo, a síntese quimiosmótica do ATP só
é possível graças à estrutura da mitocôndria
que é dada pela totalidade de seus
componentes associados, e não pode ser
realizada apenas por um ou outro
componente da mitocôndria. Este é outro
exemplo de uma propriedade emergente, que
só se manifesta a partir do surgimento de
uma estrutura com organização
supramolecular.
15
UNIDADE II
A ORGANIZAÇÃO CELULAR O tema de estudo da Biologia, a
VIDA é uma propriedade emergente de uma
supraestrutura: a célula. A Vida originou-se
na Terra a +/- 3.5 bilhões de anos atrás
quando “montaram-se” as primeiras células. O CONCEITO DE CÉLULA MÍNIMA A definição mais comum para célula
é: “unidade morfo-fisiológica dos seres
vivos”. Mas o que caracteriza uma célula?
Quais são os componentes MÍNIMOS para
que uma estrutura possa ser considerada
uma célula?
De uma forma geral, quando
perguntamos como é constituída e como
funciona uma célula, a resposta mais comum
é:
“...formada por membrana, citoplasma e
núcleo. A membrana reveste a célula,
fazendo as trocas com o meio, o
citoplasma contém as organelas
responsáveis pelo funcionamento da
célula e o núcleo controla este
funcionamento.”
Devemos considerar, entretanto, dois
aspectos importantes:
1) As bactérias e demais procariontes são
organismos celulares e não possuem núcleo;
2) Quando dizemos que o núcleo “controla” o
funcionamento celular, não fornecemos
nenhuma idéia de como isto ocorre.
Esta visão da constituição e
funcionamento celular é originária do fim do
século passado e, nessa época, o estudo da
estrutura e do funcionamento celular
dependia exclusivamente do microscópio
óptico e de alguns corantes. Neste período, o
que mais chamava a atenção, quando se
observava uma célula, era a presença do
núcleo. Posteriormente, verificou-se que, no
núcleo, estavam os cromossomos e inferiu-
se que estes eram depositários dos genes.
Assim, a idéia de que, no núcleo,
estava o controle do funcionamento celular é
relativamente antiga, porém por muito tempo
não foi possível saber exatamente como
esse controle era exercido.
Figura 17. Aspecto geral da organização celular de um procarionte.
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DE UMA CÉLULA (uma concepção atual) Se a descrição de uma célula como
um conjunto de membrana, citoplasma e
núcleo é uma visão originária do fim do
século passado, quais seriam as
características da organização celular em
uma visão contemporânea?
Para responder essa questão temos
que pensar em características que sejam
comuns a todas as células, sejam elas
procarióticas e eucarióticas.
São quatro as partes essenciais que
podemos encontrar em toda célula:
16
① Membrana - delimita a célula, separando
os demais elementos celulares do meio
ambiente e regulando as trocas da
célula com o meio; ② Maquinaria metabólica – conjunto de
enzimas e proteínas capazes de utilizar
a matéria e energia do meio ambiente
para realizar as funções celulares;
③ Informação genética - informação de
como, quando e onde montar as
proteínas da máquina metabólica e
demais proteínas estruturais da célula
④ Maquinaria de síntese protéica – é
constituída por ribossomos, mRNAs e
tRNAs capazes de transformar a
informação genética em maquinaria
metabólica.
Estes componentes celulares podem
ser facilmente reconhecidos nos
Mycoplasma, um tipo de bactéria, que são os
seres celulares estruturalmente mais simples
que conhecemos (Ver Figura 17).
Vamos, a seguir, tratar de cada uma
dessas partes que compõem o que podemos
chamar de uma célula mínima.
MEMBRANA CELULAR
O que delimita a célula do resto do
universo é uma fina membrana LIPO-
PROTÉICA chamada membrana plasmática
ou membrana celular.
A célula não pode se isolar do meio
em que se encontra, precisando manter uma
constante troca de matéria e energia com o
ambiente. Estas trocas são controladas pela
membrana plasmática. Por isto a principal
característica da membrana é a
PERMEABILIDADE SELETIVA.
Assim, a membrana é permeável porque deixa passar substâncias através
dela, porém, faz isso seletivamente, ou seja,
escolhendo o que deve entrar e sair da
célula.
Para se entender como a membrana
realiza esta função de permeabilidade
seletiva, temos que estudar como a
membrana é constituída quimicamente e
como estes componentes atuam.
Os lipídios da membrana são
diferentes dos lipídios que são usados como
reserva de energia (ácidos graxos e
triglicerídios). Enquanto os lipídios
energéticos são insolúveis em água, os
lipídios que compõe a membrana (chamados
de fosfolipídios, esfingolipídios e outros) são
ANFIPÁTICOS, ou seja, têm uma parte da
molécula que é eletricamente carregada e
hidrofílica (solúvel em água), e outra parte
que é hidrofóbica (insolúvel em água) -
Figura 18.
Figura 18- .Estrutura de um
Fosfolipídio
Tendo esta característica anfipática,
os fosfolipídios, quando colocados em água,
vão ter uma organização típica, formando
17
finas membranas em BICAMADAS, conforme
representado na Figura 19.
Figura 19 – Formação de bicamadas lipídicas quando os fosfolipídios são colocados em água.
Desta forma, sempre que colocarmos
lipídios anfipáticos em água, formar-se-ão
“bolhas” e a água estará tanto do lado de
dentro da “bolha”, quanto do lado de fora
(Figura 19).
A água e todas as substâncias
hidrossolúveis, como os açúcares,
aminoácidos, nucleotídeos, por não serem
solúveis em lipídios, não podem passar pela
camada hidrofóbica da membrana.
Como, então, a membrana realiza a sua função de permeabilidade seletiva?
Só existe permeabilidade seletiva
graças à ação do outro componente das
membranas: as PROTEÍNAS. Como
sempre, as atividades de funcionamento dos
organismos estão relacionadas às proteínas.
As proteínas das membranas
também são ANFIPÁTICAS, ou seja, elas
têm uma parte formada por aminoácidos
polares (com carga elétrica) e outra parte
constituída preponderantemente com
aminoácidos apolares. Desta forma, as
proteínas da membrana também terão uma
parte hidrofílica e uma parte hidrofóbica.
Figura 20. Estrutura das proteínas da membrana
Por terem tanto regiões hidrofóbicas como
regiões hidrofílicas, as proteínas anfipáticas
vão se intercalar entre os fosfolipídios. (figura
20 e 21)
O Modelo do MOSAICO FLUÍDO das membranas biológicas explica
como se organizam e funcionam essas
membranas. Segundo este modelo, temos
uma bicamada de lipídios com proteínas
intercaladas nesta bicamada.
As partes hidrofílicas dos
fosfolipídios e das proteínas ficam voltadas
para as superfícies interna e externa da
membrana em contato com a água. As partes
hidrofóbicas dos fosfolipídios e das
proteínas ficam na região interior da
membrana (figura 21)
18
Figura 21- Modelo do MOSAICO
FLUIDO da membrana biológica
Este modelo é chamado de
MOSAICO, porque os componentes da
membrana se organizam como um mosaico
(associação de pequenas peças que se
encaixam ou sobrepõe para formar uma
estrutura). A denominação de Mosaico
FLUÍDO é justificada pelo fato de seus
componentes (fosfolipídios e proteínas) não
serem fixos na membrana, podendo
apresentar movimentos laterais.
Podemos resumir a atuação dos
componentes da membrana da seguinte
forma:
a) OS FOSFOLIPÍDIOS atuam como uma
barreira, impedindo que as substâncias que
estão dentro da célula saiam e evitando que
as substâncias que estão fora da célula
entrem.
b) AS PROTEÍNAS funcionam como
“portões” (tecnicamente chamados de
CARREADORES ou POROS), por onde
passam as moléculas; são as elas que
reconhecem as substâncias que devem
entrar ou sair da célula.
TRANSPORTE DE SUBSTÂNCIAS PELA MEMBRANA
As substâncias passam pela
membrana de três formas diferentes:
1) Difusão simples: Algumas substâncias
como o O2, CO2, álcool e éter, por serem
solúveis tanto em água como em gorduras,
podem passar diretamente pelos
fosfolipídios. Para estas substâncias, a
membrana não constitui uma barreira, e suas
moléculas vão difundir de onde elas estão
mais concentradas para aonde estão menos
concentradas (1 na Figura 22).
Figura 22 – Passagem de substâncias
através da membrana
A maioria das substâncias não pode
atravessar livremente pela membrana e
precisam passar pelas proteínas. Essa
passagem pode ocorrer de duas maneiras:
2) Transporte passivo ou difusão facilitada. O transporte passivo ocorre,
quando uma substância está mais
concentrada de um lado da membrana do
que do outro, e há interesse da célula que
esta substância passe pela membrana.
Proteínas específicas, chamadas de
CARREADORES, permitem que essas
19
substâncias atravessem (geralmente através
de aberturas ou canais nas próprias
proteínas).
No caso do transporte passivo, não
há gasto de energia, porque é a favor do
gradiente de concentração ( 2 na Figura 22).
3) Transporte Ativo: Quando é do interesse
da célula transportar substâncias contra um
gradiente de concentração, (ou seja, de onde
tem pouco de uma substância para aonde já
existe bastante dessas mesmas moléculas) a
célula precisa gastar energia para fazer esse
transporte (3 na Figura 22).
Como podemos ver, somente
moléculas não muito grandes podem entrar e
sair da célula pelos carreadores. Moléculas
grandes como as proteínas, ácidos nucléicos
ou polissacarídeos, somente em condições
muito especiais podem passar pela
membrana.
Moléculas grandes
(macromoléculas), assim como estruturas
ainda maiores como vírus ou células não
passam diretamente pela membrana celular,
e só entram na célula através de
mecanismos de TRANSPORTE DE MASSA,
chamado endocitose (fagocitose e
pinocitose). Mas vale ressaltar que através
da fagocitose e pinocitose as substâncias ou
estruturas entram na célula, mas não
“passam a membrana” pois entram
envolvidas em membrana.
NA INTERNET:
Entenda melhor a membrana celular comparando-
a com bolhas de sabão:
www.sbbq.org.br/revista/artigo.php?artigoid=41
BRINCAR COM BOLHAS DE SABÃO PODE
AJUDAR A ENTEDER A
MEMBRANA SEGUNDO O MODELO
MOSAICO-FLUIDO
20
MAQUINARIA METABÓLICA
O que permite que uma lacto-
bactéria (bactéria do iogurte) se desenvolva
tão bem no leite, transformando-o em iogurte
e uma aceto-bactéria se procrie
maravilhosamente no vinho, transformando-o
em vinagre? Se colocarmos a bactéria do
vinho no leite, ela não vai se desenvolver, o
mesmo acontecendo com a bactéria do
iogurte, quando colocada no vinho. Por que
isto acontece?
Cada célula, mesmo simples como
uma bactéria, possui enzimas e outras
proteínas que a capacita a desempenhar as
funções para as quais está adaptada. A
lacto-bactéria possui enzimas para quebrar a
lactose e as proteínas do leite. Já a aceto-
bactéria possui enzimas para transformar o
álcool em ácido acético e usar outros
nutrientes encontrados no vinho. Estas duas
bactérias possuem diferentes maquinarias
metabólicas que as tornam adaptadas para
explorar recursos diversos.
As diferenças que ocorrem no
funcionamento entre células são explicadas
pela variação nas proteínas existentes nelas.
Chamamos de maquinaria
metabólica o conjunto de enzimas e
proteínas que vão ser responsáveis pelo
funcionamento da célula (ou seja, pelo
metabolismo celular). Por exemplo, as
proteínas da membrana que captam
nutrientes do meio externo e os transportam
para o interior da célula; as enzimas que vão
transformar estes nutrientes, através de
complexas rotas bioquímicas, transformando-
os em energia ou em outras moléculas
estruturais da célula; as proteínas motoras
que produzem movimento dos componentes
celulares, etc...
No caso específico do exemplo que
estamos trabalhando, a aceto-bactéria terá
as proteínas de membrana para retirar do
vinho os “nutrientes” apropriados. No interior
da célula, enzimas transformarão estes
nutrientes em mais macromoléculas de
aceto-bactéria. Enfim, possibilitam o “sonho
primordial” de toda aceto-bactéria: “tornar-se
duas aceto-bactérias...”
INFORMAÇÃO GENÉTICA
Porque uma aceto-bactéria colocada
no leite não produz as enzimas necessárias
para usar o açúcar e as proteínas do leite
como nutrientes? Ou, colocando a mesma
questão em um outro exemplo: sabemos que
a celulose é um polissacarídeo formado de
moléculas de glicose. No entanto, se por um
motivo qualquer só tivéssemos papel
(celulose) para comer, acabaríamos
morrendo de inanição por falta de energia,
embora estivéssemos ingerindo um polímero
construído com “glicose”. Outros organismos,
como cavalos, vacas ou baratas são capazes
de aproveitar a glicose presente na celulose
do papel. Nos dois exemplos, o que falta é a
informação genética de como fazer as
enzimas necessárias para aproveitar uma
determinada molécula como fonte de
nutriente.
A informação genética está
armazenada nas células sob forma de ácidos
21
nucléicos. Para todas as células
(procarióticas ou eucarióticas), a
macromolécula informacional é o DNA.
Somente alguns vírus apresentam suas
informações armazenadas sob forma de
RNA.
A informação genética total,
carregada por um organismo ou célula, é
denominada de GENOMA. Por exemplo, na
nossa espécie, o genoma das células
somáticas é constituído por 46 moléculas de
DNA. Cada uma dessas moléculas se
organiza sob forma de um cromossomo, ou
seja, cada cromossomo contém uma única
molécula de DNA que é contínua,
começando em uma extremidade do
cromossomo e prolongando-se sem
interrupção até a outra extremidade. Temos
também uma 47a molécula de DNA que é o
cromossomo mitocondrial.
O genoma de células mais simples,
como as bactérias, está organizado em um
único cromossomo circular. Em torno de
2000 genes estão presentes no genoma de
uma bactéria, como a Escherichia coli.
O cromossomo bacteriano como de
E. coli possui aproximadamente 4,2x 10 6
pares de bases. Ou seja, se contássemos o
número de diferentes nucleotídeos
ATCCGGTAACC... em uma das fitas do
DNA, este número seria de,
aproximadamente, 4.200.000 nucleotídeos. É
na seqüência de bases desta imensa
molécula de DNA que “está escrito” a
informação genética, nos genes dessa
bactéria.
Estudos moleculares recentes tem
ampliado o conceito de gene: é uma
seqüência de DNA que é essencial para uma
função específica. Três tipos de genes são
reconhecidos:
1) genes que codificam para proteínas. São transcritos para RNA
mensageiro (mRNA) e subseqüentemente
traduzidos, nos ribossomos, para proteínas.
2) genes que especificam RNAs funcionais, como os RNAs ribossômicos
(rRNA); RNAs transportadores (tRNA) e
RNAs que desempenham funções
regulatórias na célula como os snoRNA e
miRNA.
3) genes não transcritos. São
seqüências de DNA que, embora não sejam
transcritas, desempenham alguma função.
Por exemplo, os genes de replicação,
envolvidos na duplicação do DNA; genes de
recombinação, que são seqüências
envolvidas no processo de crossing-over;
seqüências teloméricas, envolvidas na
proteção das extremidades dos
cromossomos...
Assim, o genoma contém um grande
número de genes que, quando necessários,
são ativados, ou seja, são copiados em RNA
(ver Figura 23).
22
Figura 23) Exemplo hipotético do genoma de um procarionte O genoma
contém muitos genes. Alguns são genes para tRNA, outros para rRNA e outros ainda
codificam para polipeptídios (mRNA).
A transcrição de um gene depende
da região regulatória desse gene. Um dos
principais elementos da região regulatória do
gene é o sítio ou região promotora que
corresponde ao local de entrada da RNA
polimerase. Essa enzima, responsável pela
transcrição de DNA em RNA, reconhece a
região promotora do gene, se associa a esse
conjunto de bases e passa a se deslocar pela
fita molde de DNA, fazendo a ligação entre
os ribonucleotídios complementares à fita de
DNA. No fim do processo de transcrição
temos uma fita de RNA que,após passar por
algumas modificações (processamento do
RNA), torna-se funcional e poderá executar
as diferentes funções necessárias à síntese
de proteínas.
Figura 24) Processo de transcrição dos genes ribossômicos (rRNA); dos RNAs transportadores tRNA e dos RNAs mensageiros mRNAs. È mostrado também, a união de todos estes componentes no processo de TRADUÇÃO, que é a síntese de proteínas.
Figura 25 – Fluxo da informação genética
dentro da célula.
O DNA se duplica pelo processo chamado
de transcrição. A informação nele contida
é copia em moléculas de RNA em um
processo chamado de transcrição. Os
RNAs participam do processo de síntese
de proteínas (tradução)
23
MAQUINARIA DA SÍNTESE PROTÉICA
No citoplasma existem todos os
elementos necessários à síntese de
polipeptídios, que chamamos de
MAQUINARIA DE SÍNTESE PROTÉICA:
> ribossomos
>RNAs transportadores
> RNA mensageiro
A seqüência de eventos que resulta
na síntese de uma proteína pode ser
resumida da seguinte forma :
Transcrição do DNA em RNA (nos
1, 2 e 3 na Figura 21).
Processamento do RNA para que
se torne funcional (ocorre em eucariontes).
Montagem do ribossomo - a
subunidade menor do ribossomo reconhece
o início da fita de mRNA e se liga ao mRNA .
Essa ligação permite que a subunidade maior
se associe à subunidade menor, formando-se
assim um ribossomo capaz de realizar a
síntese de proteínas.
Primeira ligação Peptídica - o
ribossomo se desloca sobre a fita de mRNA
e quando encontra nessa fita a seqüência de
base AUG, cria no seu interior, dois sítios,
um destinado a receber os tRNAs que trazem
os aminoácidos para serem ligados à cadeia
polipeptídica (sítio A) e outro que será
ocupado pelo transportador que mantém a
cadeia polipeptídica nascente (sítio P).
Qualquer tRNA pode entrar no ribossomo e
ocupar o sítio A, porém para que o tRNA
permaneça nesse sítio é necessário que ele
tenha uma trinca de bases que seja
complementar as três bases do mRNA que
estão naquele momento no sítio A. A região
do tRNA que entra em contado com as bases
do mRNA dentro do ribossomo é
denominada de anticódon. De um modo
simplificado, as moléculas de tRNAs são
representadas como tendo em uma
extremidade a região do códon e na outra a
região de ligação com o aminoácido. Os
tRNAs que possuem o mesmo anticódon
transportam o mesmo aminoácido. Por
exemplo, se o anticódon for AAA, esse tRNA
estará transportando para dentro do
ribossomo o aminoácido fenilalanina. Alguns
aminoácidos são transportados por mais de
um tipo de tRNAs. Por exemplo, os tRNAs
que possuem anticódons GCA, GCG, GCU
ou GCC transportam (ver tabela do código
genético) para o ribossomo arginina. Desse
modo, as três bases do mRNA (códon) que
ocupam o sítio A, ao selecionar qual o tRNA
que permanecerá dentro do ribossomo,
determinam qual o aminoácido que será
adicionado à cadeia polipeptídica. O primeiro
tRNA a ocupar o sítio A, deve ter anticódon
complementar à trinca AUG. Esses tRNAs
sempre transportam uma metionina, portanto
esse é o primeiro aminoácido de toda a
síntese de proteínas. A metionina inicial pode
ser removida depois, o que significa que nem
todas as proteínas funcionais terão esse
aminoácido presente no início da cadeia.
Crescimento da cadeia
polipeptídica - quando os sítios A e P estão
ocupados por tRNAs, que tenham anticodons
complementares ao mRNA, na parte superior
24
da subunidade maior do ribossomo, ocorre a
ligação entre os aminoácidos que esses
tRNAs transportam. Quando essa ligação
ocorre, o ribossomo se desloca sobre a fita
de mRNA e esse deslocamento corresponde
exatamente a três nucleotídios. Assim, a
cada ligação entre dois aminoácidos, um
novo códon ocupa o sítio A e determina a
entrada de um novo tRNA que trará o
próximo aminoácido a ser ligado. Com o
deslocamento do ribossomo, o tRNA que
trouxe o último aminoácido adicionado passa
a ocupar o sítio P e o tRNA, que antes estava
nesse sítio, é liberado pelo ribossomo,
podendo voltar a participar da síntese de
proteínas quando estiver de novo ligado a um
aminoácido específico. Por exemplo, na
Figura 26, no início da tradução, o sítio P
está ocupado pelo códon AUG e pelo tRNA
da metionina, e o sítio A está ocupado com o
códon UUU e o tRNA da fenilalanina. Após a
ligação entre os dois primeiros aminoácidos
(metionina e fenilalanina), com o
deslocamento do ribossomo, o tRNA da
metionina perde sua ligação com esse
aminoácido e sai do ribossomo. O tRNA da
fenilalanina passa, então, a ocupar o sítio P
e se mantém ligado à fenilalanina, que por
sua vez está ligada à metiona. À medida que
o ribossomo se desloca, a cadeia
polipeptídica vai crescendo, sempre ligada ao
tRNA que acabou de fornecer o último
aminoácido.
Deve-se ressaltar que, logo após o
primeiro deslocamento do ribossomo, o
códon de iniciação AUG fica liberado e outro
ribossomo pode se associar ao mRNA e
iniciar a síntese de uma segunda cadeia
polipeptídica. É comum encontrar, no
citoplasma, vários ribossomos realizando
tradução a partir da mesma fita de mRNA.
Desse modo, a célula pode originar várias
moléculas da mesma proteína com um único
RNA mensageiro.
Final da síntese - os ribossomos
seguem se deslocando na fita de mRNA e
quando o sítio A é ocupado por uma trinca
UAA, ou UAG ou UGA o crescimento da
cadeia polipeptídica é interrompido. Nenhum
tRNA possui anticodons complementares a
essas trincas e por isso esses codon são
chamados “sem sentido” e sinalizam o fim da
tradução. Depois que o ribossomo atinge um
desses codon, as subunidades se separam.
A subunidade menor pode, então, se
associar novamente com a parte inicial de
um mRNA, iniciando novamente um
processo de tradução.
Através dos mecanismos de
transcrição e tradução, a informação genética
“se transforma” em maquinaria metabólica.
Assim, em uma célula simples como uma
lacto-bactéria, a informação contida no
genoma é traduzida, isto é, esta informação é
capaz de conduzir a síntese de um bom
número de proteína que estarão aptas a
utilizar os “nutrientes” presentes no leite, para
manter a estrutura celular e ainda criar mais
macromoléculas e permitir o crescimento
desta bactéria e posterior reprodução.
25
Figura 26) Processo de tradução de
uma proteína. A) montagem do ribossomo B)
iniciação do processo de tradução C e D)
elongação da cadeia de aminoácidos. Cada
tRNA que se liga ao ribossomo, deixa um
aminoácido.
A TABELA DO CÓDIGO GENÉTICO
Diga que proteína resulta do seguinte mRNA:
UUAUGGUUAGUCGUAGAUAUUGA
Unidade III DA CÉLULA PROCARIÓTICA PARA A CÉLULA EUCARIÓTICA.
Podemos dizer que uma bactéria é
um bom exemplo de uma célula “mínima”.
Vimos anteriormente como atuam a
membrana, a maquinaria metabólica, a
informação genética e a maquinaria da
síntese protéica, para fazer uma bactéria
funcionar.
Mas se as bactérias são ditas
“células mínimas”, é porque existem células
muito mais complexas, as eucarióticas.
O que elas possuem que não está
presente nas células bacterianas?
Um sistema de membranas que
compartimentaliza as diversas funções da
célula, chamado de SISTEMA DE
ENDOMEMBRANAS;
Uma rede de proteínas
filamentosas que dão forma e mobilidade
para a célula, chamada de
CITOESQUELETO.
A INFORMAÇÃO GENÉTICA NOS EUCARIONTES
A informação genética dos
eucariontes apresenta algumas
peculiaridades. Nas células eucariontes o
DNA está sempre complexado com
proteínas. As proteínas que se associam ao
DNA são de dois tipos: as histonas ou
proteínas básicas e as proteínas ácidas.
Quando a célula não está em divisão
(durante a interfase), a molécula de DNA
26
apresenta seu grau mínimo de enrolamento,
constituindo a Cromatina. Conforme
podemos ver na Figura 27, a cromatina
apresenta vários graus de compactação: em
(A) temos a molécula de DNA com seu
diâmetro de 2 namômetros (nm = 10 –9 m)
não associado a nenhum tipo de proteína. A
dupla hélice sem proteínas associadas não é
encontrada no núcleo das células, pois em
seu estado funcional o DNA eucariótico
sempre está ligado a proteínas. Em (B) a
molécula de DNA apresenta-se enrolada nas
histonas, formando as fibras dos
nucleossomos com 11 nm. Quando a célula
inicia o processo de divisão, pode-se notar
uma mudança no aspecto do núcleo. A
medida que a célula avança na fase de
prófase, é possível visualizar, no núcleo, uma
condensação progressiva da cromatina.
Em (C) a fibra de nucleossomos se
enrola sobre si mesma, originando a fibra em
solenóide, em um formato de “fio de
telefone”; é nesse formato de solenóide que
a cromatina se encontra no núcleo na
interfase.
Algumas proteínas ácidas unem as
fibras da cromatina formando às alças de
cromatina (letra D na figura). As alças vão
sendo unidas em grupos cada vez mais
condensados, no centro da cromátide. No fim
desse processo, o cromossomo atinge seu
grau máximo de dobramento, que
corresponde ao cromossomo metafásico, ou
seja, ele é observável na fase de metáfase
da divisão celular. (letras E e F na figura
abaixo).
Para dar uma idéia de como é longo
os fios de cromatina, apresentamos, na
Figura 28, a cromátide de um cromossomo
mitótico que teve as proteínas ácidas
removidas. Esse tratamento permitiu que as
alças constituídas pela fibra de cromatina se
desprendessem do centro da cromátide.
A informação genética está “escrita”
na seqüência de bases que o DNA
apresenta. O genoma nuclear de uma célula
humana contém, aproximadamente,
6.000.000.000 pares de bases, compondo as
46 moléculas de DNA dos cromossomos. O
menor cromossomo humano, o de número
21, possui 50.000.000 pares de bases. Você
pode imaginar isso? Figura 27- ver texto
27
Ter genomas grandes é uma
característica dos eucariotes. Esses
organismos apresentam grandes
quantidades de DNA em suas células, mas
boa parte desse DNA não é considerado
gene, pois não é transcrito, e não apresenta
função para a célula.
SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS
As células eucarióticas são
compartimentalizadas, isto é, possuem o
citoplasma todo dividido em estruturas
membranosas. Cada compartimento tem a
sua função específica.
As membranas que delimitam estas
organelas são do tipo mosaico fluído. Assim,
os lipídios destas membranas isolam os
conteúdos destes compartimentos e as
proteínas controlam o que deve entrar ou sair
de cada compartimento. Além disso,
enzimas especificas proporcionam as
reações químicas características do
funcionamento de cada organela.
As principais vantagens da
compartimentalização celular são:
Permitir a separação e a associação dos
sistemas enzimáticos;
Aumentar a superfície interna da célula,
aumentando o campo de ação enzimática e
facilitando as reações químicas,
principalmente as que ocorrem em cadeia;
Permitir diferentes valores do pH
intracelular.
Componentes do sistema de endomembranas
Retículo endoplasmático:
O retículo endoplasmático é
constituído por endomembranas que limitam
túbulos (pequenos tubos) e cisternas
(cavidades em forma de sacos achatados).
O retículo endoplasmático é dividido em:
Reticulo endoplasmático liso- tem a
forma de túbulos, está envolvido em
transporte e armazenamento de substâncias,
síntese de lipídios e desintoxicação celular;
Figura 28 – visualização de uma cromátide em um cromossomo
Retículo endoplasmático rugoso-
possui ribossomos aderidos a sua superfície
citoplasmática; como os ribossomos fazem a
síntese protéica, o retículo endoplasmático
rugoso está envolvido na síntese protéica,
além de transporte e armazenamento de
substâncias (principalmente proteínas).
Complexo de Golgi: É formado por várias vesículas ou cisternas
achatadas em forma de discos. Nestas
vesículas ocorre a maturação (modificações
químicas) de substâncias (principalmente
proteínas que foram sintetizadas pelos
ribossomos do retículo endoplasmático
rugoso). Após esta maturação, essas
28
proteínas terão dois destinos: podem ser
enviadas para fora da célula (secreção);
podem ser enviadas para outra organela
(lisossomo) para participar da digestão
intracelular.
A F
célu
mp=
mito
gran
(liso
Pe=
ve=
mic
de
vão
temos as células glandulares. As células do
pâncreas produzem insulina, que é uma
proteína importante para todas as células do
organismo. A esta exportação de substância
chamamos SECREÇÃO CELULAR.
A secreção celular tem várias
FASES. Vamos ver o exemplo da secreção
da insulina para entendermos estas fases. A
insulina é uma proteína, portanto, tem uma
seqüência específica de aminoácidos. Esta
seqüência está codificada no gene da
insulina que está no núcleo da célula. A
primeira fase da secreção celular ocorre
então, no núcleo da célula, onde o gene é
transcrito em RNA mensageiro (mRNA).
Este mRNA é então processado e sai do
núcleo. No citoplasma, ele irá se ligar aos
ribossomos no retículo endoplasmático
rugoso (RER) e, lá, ocorre a síntese da
proteína (insulina) que entra no RER. A
insulina é transportada do RER até o
Complexo de Golgi, onde sofrerá algumas
Figura 29- -Sistema endomem- branas da célula eucariótica
igura 29 apresenta o esquema de uma
la eucariótica:
memb. plasmática; ri= ribossomos; mi=
côndrias; REG= retículo endoplasmático
ular (rugoso); REA= ret. end. agranular
); c= centríolo; G= golgi; Li= lisossomos;
peroxissomos; vs= vesícula secretora;
vesícula endocítica; mv=
rovilosidade.
Secreção celular: Muitas células produzem substâncias
exportação, isto é, são substâncias que
atuar fora da célula. Como exemplo,
modificações (amadurecimento) e será
empacotada em vesículas. As vesículas
produzidas pelo Complexo de Golgi,
chamadas vesículas secretoras, serão
levedas para fora da célula. Neste caso, a
insulina cairá na corrente sanguínea e será
levada para todas as células do organismo.
Lisossomos:
São vesículas que contém hidrolases
ácidas (enzimas digestivas que atuam em pH
ácido) e estão envolvidas no processo de
digestão intracelular.
29
Digestão intracelular: Chamamos de digestão intracelular a quebra
de macromoléculas como proteínas, ácidos
nucléicos e polissacarídeos em seus
respectivos monômeros, ocorrendo no
interior da célula. Para fazer estas quebras,
são necessárias enzimas (PROTEASES,
DNAses, etc...). Estas enzimas não podem
ficar soltas no interior da célula, pois
quebrariam as proteínas, DNA.... da própria
célula. Por isso elas são isoladas no interior
de um compartimento, os lisossomos aonde
ocorre a digestão intracelular.
A digestão intracelular também
ocorre em FASES: as três primeiras
fases da digestão são idênticas a secreção
celular, uma vez que para fazer digestão,
precisamos enzimas que quebrem
macromoléculas, e enzimas são proteínas, e
a mensagem de como fazer as proteínas
estão nos genes; na quarta fase, ocorre a
internalização do que vai ser digerido através
da vesícula endocítica, ou seja, por
fagocitose ou pinocitose, a célula vai
internalizar o alimento dentro de uma
vesícula (vesícula endocítica) e ocorre a
união da vesicula endocítica com o lisossoma
primário (produzido no complexo de golgi,
contendo as enzimas já prontas para atuar
na digestão). Da união da vesícula endocítica
com o lisossomo primário formar-se-á o
lisossoma secundário, onde ocorrerá a
digestão. Após a digestão, os monômeros
serão lançados para o hialoplasma (líquido
que envolve todos os compartimento do
sistema de endomembrana), onde servirão
para a célula montar novos polímeros.
às vezes o lisossomo primário
envolve partes da própria célula, que por
algum motivo não estão mais funcionais,
formando o AUTOFAGOSSOMO, que é um
lisossomo que digere uma parte da célula
(AUTOFAGIA - auto= por si próprio / fagos=
comer ).
Como podemos notar, tanto na digestão
celular como na secreção celular, nenhuma
parte do sistema de endomembranas atua
sozinha, ao contrário, são processos em que
várias partes do sistema de endomembranas
atuam em conjunto.
Peroxissomas: Os peroxissomas ou microssomas são
pequenas vesículas de forma esférica,
semelhantes aos lisossomos, porém as
enzimas que carregam são muito diferentes.
Os peroxissomas carregam OXIDASES
(peroxidases, catalases e superoxido
dismutase) que são enzimas que quebram as
formas ativas do oxigênio (RADICAIS
LIVRES). Como exemplo de radicais livres
podemos citar a água oxigenada (H2O2). A
água oxigenada, chamada também de
peróxido de hidrogênio é uma molécula muito
reativa, podendo reagir com as proteínas e
outras macromoléculas quebrando-as. Por
isso muitas pessoas usam água oxigenada
para “branquear” os cabelos, pois a molécula
de H2O2 quebra a melanina que é uma
proteína que dá a cor ao cabelo.
No interior de nossas células,
milhares de reações químicas estão
continuamente sendo realizadas, a estas
30
reações chamamos METABOLISMO. Muitas
reações metabólicas produzem,
normalmente, muitas formas reativas de
oxigênio do tipo da água oxigenada, ou
mesmo alguns mais reativos, como o
superoxido (O2-). Para impedir que estes
radicais livres degradem as nossas própria
proteínas e DNAs, as nossas células
produzem algumas enzimas (oxidases) que
degradam estes radicais livres. Estas
enzimas são armazenadas nos
PEROXISSOMAS.
Crianças que nascem com um
defeito genético em que estas enzimas não
são produzidas, morrem nos primeiros dois
anos de vida (Síndrome de Zellsweger).
Mitocôndria: Um compartimento (organela)
citoplasmático muito importante é a
mitocôndria, uma vez que este
compartimento está envolvido no processo
de transdução de energia (transferência de
energia provinda dos alimentos,
principalmente de moléculas de glicídios e
lipídios para a molécula de ATP - Adenosina
Tri-Fosfato.
Núcleo: Este que é o maior compartimento do
sistema de endomembranas contém a
informação genética, conforme já descrito
anteriormente.
Figura 30- Esquema trimensional do sistema
de endomembranas. Podemos ver o REG na
forma de cisternas (sacos achatados) e o
REL na forma de túbulos. O golgi também
apresenta a forma de cisternas, porém são
menores e não possui ribossomos aderidos. CITOESQUELETO
A habilidade da célula eucariótica em
adotar variedades de formas, assim como
promover movimentos coordenados dos
componentes de seu interior, depende de
uma complexa rede de proteínas
filamentosas chamadas de
CITOESQUELETO (Figura 31).
Citoesqueleto: rede de
proteínas filamentosas que dão
forma e movimento à célula
Diferente de um esqueleto feito de
ossos, a rede de proteínas do citoesqueleto é
muito dinâmica, reorganizando-se
continuamente. De fato, o citoesqueleto
poderia bem ser chamado de
“citomusculatura”, já que é responsável
pelas mudanças de forma das células, pelos
31
movimentos das células sobre um substrato
(movimento amebóide), atua na contração
muscular, assim como em todos os
movimentos intracelulares, tais como
transporte de organelas, segregação dos
cromossomos, etc...
Figura 31. Célula vista ao microscópio, evidenciando a rede de proteínas do citoesqueleto
DIVISÕES DO CITOESQUELETO: O citoesqueleto pode ser dividido em
três classes de componentes: os
microtúbulos, os microfilamentos e os
filamentos intermediários. Essas classes
diferem em relação ao tipo de proteína que
as compõe, ao padrão de distribuição no
interior da célula e quanto às funções
desempenhadas na célula.
MICROTÚBULOS
São tubos ocos, de 25 nm, formados
por uma proteína globular, a TUBULINA.
Milhares destas proteínas irão se unir
(polimerizar) formando os microtúbulos.
Figura 32- Microtúbulos
Os microtúbulos se distribuem pelo interior
da célula, a partir de uma região central
chamado centro celular, aonde nas células
animais encontra-se o centríolo.
Estes microtúbulos citoplasmáticos
são importantes em estabelecer a forma da
célula, pois, ao se irradiarem a partir do
centro da célula, atuam como se fossem
“estacas ou colunas”.
Os microtúbulos citoplasmáticos
também estão envolvidos em movimento dos
componentes internos das células. Existem
proteínas enzimáticas, como a dineína e a
cinesina que quebram ATP e usam a
energia liberada para promover movimento.
Estas proteínas ligam-se às “organelas” que
precisam ser transportadas no interior da
célula, e usam os microtúbulos como se
fossem “trilhos”, transportando as organelas
até seu destino.
Além de constituir uma rede
citoplasmática, os microtúbulos podem
formar ORGANELAS MICROTUBULARES.
Neste caso, muitos microtúbulos e proteínas
motoras se unem para formar uma estrutura
com uma finalidade específica. Por exemplo,
32
durante a divisão celular, um feixe de
microtúbulos se estende de um pólo da
célula até o outro, estes microtúbulos
servirão como “trilhos” por onde as proteínas
motoras levarão os cromossomos para os
pólos da célula.
Cílios e flagelos (ex.: flagelo da
“cauda” do espermatozóide), são formados
por muitos microtúbulos e proteínas motoras.
As proteínas motoras fazem com que os
microtúbulos apresentem movimentos
rítmicos, dando capacidade de deslocamento
para a célula. Cílios e flagelos têm uma
organização peculiar: nove pares de
microtúbulos formarão um feixe em volta de
um par central. MICROFILAMENTOS
Os microfilamentos são formados,
principalmente por uma proteína chamada
ACTINA. Esta, é uma proteína globular, mas
ao polimerizar-se formará longos filamentos
de 5 a 9 nm. Estes filamentos formam uma
rede logo abaixo da membrana plasmática,
servindo de sustentação para essa estrutura
que é muito fina e frágil.
Figura 33 – Microfilamentos
Além de serem importantes para dar
forma à célula, os microfilamentos também
são responsáveis por movimentos
intracelulares (ex.: ciclose e movimentos
amebóides). Essa função é executada
principalmente por uma proteína motora, a
MIOSINA, que também usa o ATP como
fonte de energia e produz movimentos ao se
ligar e “puxar” as fibras de actina.
FILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS
Os filamentos intermediários são
filamentos com um diâmetro em torno de 10
nm, formado por vários tipos de proteínas,
sendo a mais importante delas a
QUERATINA.
Os filamentos intermediários
filamentos associam-se a proteínas da
membrana plasmática e formam ligações
entre células vizinhas, mantendo-as unidas.
Nas células epiteliais, por exemplo, os
filamentos intermediários são mais
abundantes pois a união entre as células
deve ser mais forte.
DO UNICELULAR AO PLURICELULAR
Durante o processo evolutivo, alguns
organismos tomaram o caminho de formar
colônias de muitas células. Posteriormente,
cada célula foi se especializando em uma
determinada função. Este caminho levou ao
surgimento de seres pluricelulares.
A rigor, todas as células dos
pluricelulares contém a MESMA
INFORMAÇÃO GENÉTICA. Como então a
maquinaria metabólica de uma célula
33
muscular é tão diferente daquele de um
neurônio?
A medida que ocorre o
desenvolvimento dos organismos
pluricelulares, diferentes genes serão
ativados. ( VER FIGURA 34) As células vão
sofrer um processo chamado de
diferenciação, tomando as suas várias
funções. Embora todos os genes estejam
presentes em todas as células, nas células
musculares apenas alguns genes são ativos
(são transcritos) e então só as proteínas
codificadas pelos genes transcritos estão
presente nessas células. Já em uma célula
nervosa, embora possua os mesmos genes
da célula muscular, outros genes estão
ativos, resultando a tradução de outras
proteínas.
FIGURA 34 – Diferenciação celular que corre no desenvolvimento de organismos pluricelulares.
34
PRÁTICAS DE BIOLOGIA CELULAR* Recomendações de ordem geral a serem observadas no uso do Laboratório**
A manutenção do material colocado a sua disposição depende de sua boa vontade e do seu senso de responsabilidade pessoal. O microscópio que você usa custou elevado preço, cuida dele como se fosse seu. Dedique 3 minutos finais de cada aula para limpar as objetivas com lenço de papel (se foi usado óleo de imersão), assim como a sua bancada.
Freqüentemente você deverá fazer desenhos ilustrativos das preparações observadas. Para tal, traga folhas de papel ofício, ou um caderno de desenho. Exatidão nos detalhes, limpeza e capricho serão levados em conta mais do que habilidade para a arte de desenhar. Nunca desenhe algo incógnito que veja sob o microscópio. Compare aquilo que é visto sob o microscópio com ilustrações de livros, quadros ou outras fontes. Não se limite apenas a copiar figuras, examine o material colocado a sua disposição.
Os roteiros de aulas práticas que estão incluídos neste caderno devem ser lidos CUIDADOSAMENTE antes que qualquer trabalho seja iniciado. Discuta suas dúvidas com o professor. Procure estar sempre em dia com os trabalhos das aulas práticas. PONTOS A SEREM OBSERVADOS AO DESENHAR: Porque se exige um bom desenho: 1) para obrigar a observar. 2) para que a observação possa ser corrigida por outra pessoa.
1 3) para que fique um registro da observação efetuada que possa ser consultada posteriormente. **Copia parcial da introdução de MANARA, N.T.F.(mimeografado, sem data).
FORMA CORRETA DE REALIZAR OS DESENHOS EXIGIDOS
NAS AULAS PRÁTICAS. 1) Todos os desenhos e as anotações deverão ser feitos com lápis HB, ou similar, com a ponta fina. Tenha a mão uma borracha macia. 2) Não esqueça a data e o aumento usado. 3) Guarde as folhas arquivadas, junto ao caderno didático. 4) Escreva sempre com letras de imprensa. 5) Não encha o campo de desenhos. Os espaços em branco facilitam a compreensão e posterior estudo do tema. 6) Os desenhos devem ser proporcionais ao observado. Não faça desenhos muito pequenos. 7) As setas indicadoras dos elementos desenhados deverão ser linhas suaves, feitas com régua e paralelas ao borde inferior da folha. 8) A utilização de formas geométricas (Figura 2.1) é artifício para facilitar a representação do objeto. Sobre esta base se
1 Mais detalhes de algumas das práticas aqui descritas podem ser encontradas no livro: LORETO, E.L.S. & SEPEL, L. M.N. Atividades experimentais e didáticas de Biologia Molecular e Celular. Ribeirão Preto, SBG. 2003. 2a ed. www.sbg.org.br
35
trabalhará, até obter a maior semelhança possível com o observado. 9) Na Figura 2.2, encontrará um exemplo de proporção, formas, espaços, distâncias e grossuras dos traços. 10) Antes de começar a desenhar o contorno dos objetos: a) observe bem o preparado. Estude-o e interprete-o;
b) determine exatamente o espaço que vai ocupar o desenho, marcando com linha suave; c) observe a relação que guardam entre si os elemento a desenhar, isto é, sua proporção, tamanho e forma, fixe-os com linhas auxiliares dentro do contorno geral (Figura 2.2).
Figura 2.1 – Observação da linha e forma na hora de desenhar
Figura 2.2 – Cuidados no fazer o desenho quanto à proporção, forma, e espaço.
36
1a Aula
O USO DO MICROSCÓPIO ÓPTICO (MO)
O mundo microscópico é fascinante. O microscópio foi um aparelho que muito contribuiu
para o desenvolvimento da Biologia Celular. Por esse motivo iniciamos as atividades práticas
dessa disciplina descrevendo um microscópio óptico e dando algumas dicas para o seu uso
adequado.
Uma célula animal típica tem 10 a 20 µm de diâmetro, ou ao redor de 5 vezes menos do
que a menor partícula visível ao olho nu. Portanto, a descoberta de que os animais e vegetais
eram compostos por agregados de células individuais, ou a existência de pequenos seres
unicelulares, não foi possível até que bons microscópios fossem fabricados, no início do século
XIX.
As células animais não são apenas pequenas, mas são descoloridas e translúcidas;
conseqüentemente, a descoberta de sua organização interna dependeu, também, do
desenvolvimento, na última metade do século XIX, de uma variedade de corantes que tornaram
várias partes da célula visíveis.
O microscópio tem por objetivo produzir imagens aumentadas de objetos tão pequenos
que, ao exame da vista desarmada, não poderiam ser vistos. Tem ainda como escopo, revelar
detalhes texturais imperceptíveis a olho nu.
Devemos lembrar que os objetos são vistos por duas razões fundamentais: 1) porque
absorvem a luz; 2) por causa da diferença entre o seu índice de refração e o do meio que os
envolve. Quanto maior a diferença, mais facilmente o objeto será visto. Assim, as células e seus
componentes, para serem observados ao microscópio devem ser tratados por reagentes especiais,
do que resulta sua coloração, isto é, os componentes celulares passam a absorver luz
diferentemente, tornando-se bem visíveis.
Chamamos de limite de resolução (LR) a capacidade máxima de ver dois objetos como
distintos. O LR depende do comprimento de luz usado e da abertura numérica do sistema de
lentes. Dentro da faixa de luz visível o LR é de 0,4 µm para o violeta e 0,7 µm para o vermelho. Em
termos práticos, bactérias e mitocôndrias (+/- 0,5 µm) são geralmente os menores objetos vistos ao
M.O.
Na Figura 2.3 temos um microscópio, em que são indicadas as suas principais partes. Um
microscópio compõe-se de um sistema óptico (condensador, objetivas e oculares), corpo do
microscópio (mesa, tubo, platina...) e fonte de iluminação (que nos microscópios mais antigos não
fazem parte do microscópio).
O condensador tem por objetivo prover uma iluminação uniforme. Geralmente é dotado de
um diafragma que permite controlar a quantidade de luz que incidirá sobre a preparação a ser
37
observada. Em muitos aparelhos, a intensidade e “qualidade” da luz também pode ser controlada
através de um parafuso que permite subir ou baixar o condensador.
Duas lentes ou conjuntos de lentes permitem o aumento da imagem da preparação, são as
lentes oculares e as objetivas. As oculares, como o próprio nome diz, ficam próximas ao olho do
observador. Já as objetivas ficam próximas ao objeto a ser observado. As objetivas são afixadas
em um sistema rotativo, o revólver, que permite que sejam trocadas com facilidade. Quanto maior
o tamanho da objetiva, maior o aumento que ele proporciona. As objetivas e oculares, trazem
escrito no seu corpo, várias informações e entre elas o seu valor de aumento. O aumento final
dado por um conjunto de lentes é obtido multiplicando o aumento da objetiva pelo aumento da
ocular. Assim, se o aumento da objetiva é de 10X e a ocular também é de 10X o aumento final é
de 100 vezes.
Como proceder para focalizar no microscópio: 1) Mova o revolver de modo a deixar a objetiva panorâmica (menor aumento) na posição
de observação, e abaixe totalmente a mesa.
2) Coloque a lâmina na mesa (platina), fixando-as com as garras do charriot (obs: a
lamínula deve estar voltada para cima).
3) Ligue o sistema de iluminação e ajuste o charriot de modo a centrar o material a ser
observado na região iluminada do orifício da platina.
4) Olhe pela ocular ao mesmo tempo em que a mesa é lentamente elevada, girando o
parafuso macrométrico, até que a preparação esteja focalizada. Use o micrométrico para fazer o
ajuste fino do foco.
5) Mova a lâmina usando o charriot de forma a encontrar campos interessantes a serem
observados. Interprete o que estas vendo, registre e se necessário desenhe.
6) Quando mais detalhes de uma região da lâmina são necessários, utilize as objetivas de
maior aumento (10X; 40X). Para tal, basta girar o revólver e fazer um ajuste fino do foco com o
micrométrico.
PARA USAR A OBJETIVA DE 100X, se faz necessário colocar uma gota de óleo de
imersão entre a lamínula e a lente. Focalize mexendo somente o micrométrico.
Após o uso da lente de imersão não esqueça de retirar o óleo da objetiva e também da
preparação.
Outros lembretes importantes: Cada pessoa tem uma distância entre os seus olhos. Para que possamos olhar em
microscópios binoculares (com duas oculares), estes possuem um sistema de regulagem da distância interorbital, ou seja, um mecanismo que permite movimentar os dois canhões para a medida exata da distância entre os olhos de cada usuário. Além disso, ao menos uma das oculares tem uma regulagem de foco independente. Assim, ao começar a observação em um microscópio binocular, primeiro focalize olhando somente a ocular que não tem regulagem, posteriormente, focalize com a outra ocular, girando o controle de foco da ocular.
A iluminação, é de fundamental importância na visualização ao microscópio óptico. Após a focalização, movimente o condensador e o diafragma deste, até encontrar a iluminação ideal.
38
Ao encerrar as observações ao microscópio não esqueça de deixa-lo com a platina abaixada, com a objetiva panorâmica, e desligado. Procedimento: 1) Corte um pedaço de jornal que contenha algumas letras, coloque sobre uma lâmina e leve ao microscópio. 2) Focalize algumas letras. O que acontece? Desenhe. 3) Mude as objetivas. O que acontece? Desenhe. 4) Pegue um fio de cabelo, coloque entre lâmina e lamínula. Leve ao microscópio, observe e desenhe. Questões a serem respondidas: 1) Como se calcula a aumento final que estamos vendo em um microscópio? 2) Porque a imagem vista em um microscópio é invertida? 3) O que é microscopia de fluorescência? Para que serve? 4) O que é microscopia de contraste-de-fase? Para que serve? 5) Descreva o processo de focalização de Köhler 6) O que é um estereomicroscópio? 7) O que é microscopia eletrônica? Descreva o funcionamento de um microscópio eletrônico e compare o seu funcionamento com o do microscópio óptico.
Figura 2.3 – Partes do microscópio
39
2a aula
observando células de epitélio
de escamas de cebola Um dos materiais mais apropriados para um primeiro contato com as células é uma
preparação “a fresco” de epitélio de escamas de cebola. É uma prática extremamente simples e as
células desse material são grandes de tal forma que com qualquer microscópio mesmo rudimentar
permite a visualização dessas células. Com um microscópio de uma boa óptica é possível observar
o núcleo, nucléolo, plasmólise, parede celular, e plasmodesmos.
OBSERVANDO OSMOSE EM CÉLULAS VEGETAIS 1) Retire a epiderme de uma escama de cebola e coloque sobre uma lâmina com uma gota
de azul de metileno (0,3%). Preste atenção para retirar o epitélio exterior da escama, pois este tem
uma única camada de células enquanto o da camada inferior tem várias camadas o que dificultará
a observação. Espere 1 minuto para corar e depois retire o excesso de corante com uma gota de
água.
2) Cubra com uma lamínula. Cuide para não ficar bolhas de ar e que fique líquido entre a
lâmina e a lamínula. Seque a lâmina principalmente a face de baixo (sem a lamínula) pois se esta
ficar úmida, vai grudar na mesa do microscópio dificultando o movimento do “charriot”.
2) Observe e desenhe as células de epiderme de cebola, indicando a parede celular, o
núcleo e o nucléolo.
3) Coloque em um dos lados da lamínula uma gota de uma solução saturada de NaCl ou
sacarose (ou glicerina). Observe, descreva e desenhe o que aconteceu.
4) Identifique os plasmodesmos, e a parede celular.
Responda as seguintes questões:
1) Faça um desenho com todas as partes observadas.Não esqueça as legendas,
aumentos e a data. 2) Qual o formato das células observadas?
3) Para que serve o azul de metileno?
4) O que aconteceu quando colocamos as células em uma solução hipertônica? Por que?
5) O que é plasmólise?
6) O que são plasmodesmos?
7) O que é a parede celular? No que ela difere da membrana plasmática?
40
PARA FAZER EM CASA (As questões e desenhos dessa atividade deve ser entregue junto com as
questões e desenhos da segunda aula)
PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DOS COMPONENTES DA
MEMBRANA PLASMÁTICA.
Material necessário: 3 recipientes (copo, vidro de remédio...); 1 colher; azeite; água;
detergente colorido (azul, verde ou vermelho); solvente orgânico (acetona, gasolina, éter ou água-
raz); açúcar e sal.
As macromoléculas que compõe os seres vivos podem ser classificadas em 2 tipos:
polares, sendo solúveis em água (hidrossolúveis) e as apolares que são insolúveis em água, mas
solúveis em solventes orgânicos como éter, clorofórmio, cetonas... (lipossolúveis).
Procedimento: 1) Em um recipiente com um pouco de azeite de cozinha (que é um lipídio- portanto
apolar), coloque uma pitada de açúcar (que é um glicídio). Mexa bem. O que aconteceu? Por que?
- Repita com sal de cozinha, o que aconteceu? Por que?
2) Em um recipiente, coloque um pouco de acetona ou éter ou água-raz ou gasolina (todos
estes são solventes apolares). Coloque uma colher de açúcar. Agite. O que aconteceu? Por que?
- Repita com uma gota de azeite. O que aconteceu? Por que?
3) Em 3 recipientes, coloque:
no 1o: 1/2 de água, 1/2 de azeite
no 2o: 1/2 de azeite, metade de detergente colorido (azul ou vermelho)
no 3o: 1/3 de água, 1/3 de azeite e 1/3 de detergente colorido.
Agite os líquidos com uma colher e observe por 5 minutos ou mais. Descreva o
que aconteceu?
As membranas biológicas são formadas, principalmente, por lipídios e proteínas
anfipáticas, ou seja, moléculas com uma parte apolar (lipossolúveis) e uma parte polar
(hidrossolúvel) como os detergentes. Portanto são, hidrossolúveis e lipossolúveis ao mesmo
tempo.
41
Responda: a) Faça um desenho de como são organizadas as moléculas anfipáticas de detergentes
em uma bolha de sabão.
b) Faça um desenho de como são organizadas as moléculas de lipídios e proteínas nas
membranas plasmáticas (Consulte os modelos nos livros de Biologia Celular).
c) Que propriedades podemos esperar da Membrana Biológica segundo o modelo do
Mosaico Fluído ?
d) Qual a função dos lipídios (fosfolipídios) nas membranas biológicas segundo o modelo
do M-F ?
e) Qual a função das proteínas nas membranas biológicas segundo o modelo M-F?
3a Aula:
COMPARANDO CÉLULAS PROCARIOTAS E EUCARIOTAS.
Os seres vivos podem ser classificados em dois grandes grupos: os procariontes e os
eucariontes, conforme a organização da célula que os compõe. O objetivo desta prática é de
comparar células procariotas e eucariotas, suas semelhanças e diferenças. Ao microscópio óptico,
o que mais chama a atenção, é a grande diferença de tamanho que existe entre as células
procariontes e eucariotes típicas. É claro que podemos encontrar células procariontes, como
algumas algas cianofícias, que possuem tamanho próximo ou mesmo maior que algumas células
eucariontes. Entretanto, a regra é que os procariontes geralmente têm células bem menores que
os eucariontes.
Outra diferença bem marcante é a presença do núcleo nos eucariontes e a sua ausência
nos procariontes. Internamente, não só a presença do núcleo difere os procariontes dos
eucariontes, mas sim uma intensa compartimentalização das diversas funções celulares em
organelas envoltas por membranas, o sistema de endomembranas que caracteriza as células
eucariontes. Porém, via de regra, o sistema de endomembranas é de difícil visualização ao
microscópio óptico, sendo mais bem observado ao microscópio eletrônico.
Nesta atividade, vamos colocar lado-a-lado células bacterianas (uma típica célula
procarionte) e células da mucosa da bochecha (representando uma típica célula eucarionte).
42
Material necessário: Lâmina, lamínula, palito de fósforo, placa com bactérias, alça de platina, lamparina, álcool 70%, corante azul de metileno 0,05%, papel filtro, copo Becker 250 ml (ou vidro de Nescafé), microscópio. Procedimento: 1) Com uma alça de platina, encoste levemente em uma colônia de bactérias na placa de Petri. 2) Esfregue a alça na lâmina até espalhar bem as bactérias. 3) Fixe as bactérias pelo calor, passando a lâmina na chama de uma lamparina, com as bactérias voltadas para cima, tomando o cuidado para a lâmina não aquecer demais (controle nas costas da mão). 4) Com um palito de fósforo, raspe a bochecha, posteriormente,esfregue o palito em cima da região da lâmina em que previamente foram colocadas as bactérias. 5) Fixe as células em álcool 70% por 1 minuto. 6) Coloque uma gota de corante (azul de metileno 0,3%) e espere 1 minutos. 7) Tire o corante, deixando passar um pequeno fluxo de água, sob a torneira. 9) Cubra com lamínula, seque os lados da lâmina e observe ao microscópio. Questões a serem respondidas: 1) Compare as células procariotas e eucariotas (observe e desenhe): a) Quanto ao tamanho - Faça um desenho com as relações de tamanho, não esquecendo de anotar o aumento usado. b) Quanto à forma. c) Quanto à presença de núcleo. d) Porque fixamos as bactérias na chama ? e) Qual a função da fixação em álcool ? f) Qual a função de cada um dos componentes do corante? 2) Quais seres vivos chamamos de procariontes? Quais os que representam os eucariontes? 3) Que outras diferenças existem entre as células procariotas e as eucariotas, mas que não puderam ser vistas ao microscópio óptico? O que precisamos fazer para poder detectar estas diferenças?
43
Para fazer na cozinha (2)
UM POUCO DE FÍSICO-QUÍMICA: (as questões dessa atividade devem ser respondidas e entregues junto com as da 3a aula)
O que é pH ?
INFORMAÇÕES TEÓRICAS:
Muitas moléculas estão continuamente formando íons. A água, por exemplo, forma os íons
H+ e OH-, que permanecem por algum tempo nesta forma iônica e voltam a se associar para
formar nova molécula de água. A molécula de água ao se dissociar, forma quantidades iguais de
íons H+ e OH- .
Algumas moléculas formam quantidades desiguais de íons H+ ou OH-. Por exemplo:
a) HCl (ácido clorídrico) forma os íons H+ e Cl - . Sempre que a dissociação de uma molécula em
seus íons forma prótons H+, ela é um ÁCIDO.
b) NaOH (hidróxido de sódio) forma os íons Na+ e OH-. Sempre que a dissociação de uma
molécula em seus íons forma hidroxilas OH-, ela é uma BASE.
O pH (potencial de Hidrogênio) é uma medida da quantidade de prótons H+ presentes em
uma solução. Quanto mais prótons H+, mais ácida é a solução. Quanto mais hidroxilas (OH-)
mais básica, ou alcalina é a solução. A água, como tem igual quantidade de H+ e OH- é dita
NEUTRA.
Chamamos de ESCALA DE pH as variações na quantidades de prótons H+, que varia de 1
a 14. As soluções com pH abaixo de 7 são ditas ácidas e as acima de 7 são as básicas (alcalinas).
A água tem pH 7,0.
Ácido Neutro Base
pH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Quando, em uma solução ácida, vamos gradativamente acrescentando uma base,
forma-se Sal e Água e o pH da solução vai subindo até ficar neutro e posteriormente continua
subindo tornando-se básica.
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Agora, se começarmos a adicionar um ácido em uma solução básica, o pH vai diminuindo,
torna-se neutro e passa a ácido.
EXPERIMENTOS PARA DEMONSTRAR ALTERAÇÃO DE pH
Algumas substâncias podem mudar de coloração dependendo do pH da solução.
Podemos usar esta propriedade para demonstrar alterações de pH.
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I . Preparando a atividade:
Material Necessário para Execução do Experimento:
- Folhas de Repolho Roxo,
- Ácido acético (3%) ou vinagre
- Hidróxido de sódio (0,1 M), ou uma solução feita com umas escamas de soda cáustica (2 ou 3)
em 10 ml de água (+/- 3 colheres); em último caso pode se usar leite de magnésia.
- Frascos incolores / transparentes para a visualizar as alterações de coloração
- Conta-gotas ou pipetas (no mínimo um para cada solução)
Preparo das Soluções-
A) Infusão de repolho roxo: Picar bem 2 a 3 folhas de repolho roxo (correspondente a uma xícara), colocar em água
fervente e esperar alguns minutos, para que a água torne-se colorida.
PROCEDIMENTO:
1. Colocar, em quatro frascos transparentes um pouco da solução de repolho roxo
2. Acrescentar algumas gotas de vinagre. Observe o que acontece.
3. Acrescente agora algumas gotas de solução de NaOH (ou solução de soda cáustica).
Acrescente tanta gotas até que não mude mais de cor.
4. Volte a adicionar gotas de vinagre.
5. Volte a adicionar NaOH.
6. Comparar e registrar as colorações obtidas.
OBS.: O fenômeno de alteração de cores é reversível portanto, ocorrendo toda vez que o pH
ultrapassa o ponto de viragem do indicador.
Responda as questões:
1) Quais são os pHs que encontramos no sangue, na urina e no estomago humano?
2) O pH do sangue sofre variações? Existe algum mecanismo de controle do pH no sangue?
3) E dentro da célula, as diferentes organelas têm o mesmo pH? Dê exemplos.
4) O que acontece com as proteínas quando temos pequenas alterações de pH ? E quanto as
proteínas são submetidas a grandes alterações de pHs, como quando colocadas em um meio com
pH muito ácido ou muito alcalino?
5) Localize 5 propriedades biológicas associadas com pH?
46
4 a Aula
ESTUDANDO A PASSAGEM DE SOLUTOS E SOLVENTES
PELA MEMBRANA PLASMÁTICA.
As células de qualquer organismo estão cobertas pela membrana celular. A constituição
dessa membrana promove a passagem controlada de substâncias e o conseqüente equilíbrio
dinâmico dentro do organismo.
A água e outros íons pequenos podem passar sem gasto de energia (transporte passivo)
pelas membranas biológicas (M.B).
Uma das formas de transporte passivo é a osmose, que vem a ser a passagem do solvente
de uma solução menos concentrada para a solução mais concentrada, através de uma membrana
semi-permeável.
Observação importante: O uso de sangue em aulas práticas, deve ser feito com muita cautela, principalmente
depois do aparecimento da AIDS. Mas pensamos que isto, ao invés de ser um obstáculo, deve ser
um componente a mais para a formação dos alunos. Devemos fazer uso de agulhas estéreis, o
chamar a atenção para que todos evitem, de toda maneira, usar a lâmina dos colegas, ficando
restrito a manipulação do seu próprio sangue. O professor, e todos os que vão manipular sangue,
devem, sem exceção, usar luvas descartáveis. Após a atividade, todo o material deve ser
desinfectado com álcool.
Material necessário:
Lâmina, lamínula, agulha hipodérmica descartável, lâmina de barbear, conta gotas, água
destilada, soro fisiológico (NaCl 0,9%), solução hipertônica (solução saturada de NaCl e/ou
açúcar); papel filtro, MO, luvas descartáveis, água sanitária, algodão, glicerina.
Procedimento:
1) Coloque uma gota de soro fisiológico em duas lâminas limpas (o uso de soro fisiológico
e opcional, se a gota de sangue for de um volume razoável -uma gota grande- não se faz
necessário o uso de soro fisiológico).
2) Fazer um pequeno furo na ponta de um dedo, com uma agulha descartável estéril e
colocar uma gota de sangue sobre cada lâmina (todas as agulhas devem ser dispensadas em um
frasco com uma solução 20% de água sanitária).
3) Cubra com lamínula e observe ao MO. Descreva e desenhe as hemácias.
47
4) Em uma das lâminas, com um conta-gotas coloque uma gota de uma solução
hipertônica em um dos lados da lamínula e encoste um papel filtro do outro lado para substituir o
soro da lâmina. Dessa forma, o papel filtro puxará um pouco do sangue da lâmina e no outro lado,
um pouco da solução hipertônica entrará em contato com as células sanguíneas.
5) Observe ao MO, principalmente na região da lâmina onde as hemácias mais entraram
em contato com a solução hipertônica que as hemácias “murcharam”, ficando crenadas.
6) Na outra lâmina, repita o mesmo procedimento anterior, só que em vez de solução
saturada, use água destilada. Observe na região da lâmina onde as hemácias mais entraram em
contato com a solução hipotônica que as células estão túrgidas, quase estourando (e as vezes
realmente “estouram”).
Terminada esta parte da prática, as lâminas devem ser mergulhadas em uma solução de
água sanitária 20% (ou álcool 96 GL) por no mínimo 1/2 hora, para depois ser limpo e
reaproveitadas. Cada aluno deve passar um algodão com álcool, na mesa e demais partes
manuseadas do microscópio.
1) O que é osmose? quando ocorre?
2) Porque ocorre hemólise (as hemácias estouram) quando as colocamos em água destilada? 3) Porque as hemácias ficam crenadas na presença de uma solução hipertônica?
48
5a aula
FRACIONAMENTO CELULAR
O emprego do microscópio, seja o microscópio óptico ou eletrônico, geralmente fica restrito
à descrição das estruturas celulares. Para o estudo da composição química dos componentes
celulares e interpretação das interações entre estes componentes para explicar o funcionamento
celular, se faz necessário o emprego de outras metodologias que não o uso do microscópio. O
estudo bioquímico dos componentes celulares requer a separação e o isolamento cuidadoso das
várias organelas e macromoléculas celulares. As 3 principais técnicas usadas para isto são a
centrifugação, cromatografia e eletroforese.
1) ORGANELAS E MACROMOLECULAS PODEM SEM SEPARADAS POR CENTRIFUGAÇÃO.
As células podem ser rompidas de várias maneiras, como por choque osmótico, vibrações
ultrasônicas, forçadas a passar por um pequeno orifício ou homogeneizadas por força mecânica.
Quando cuidadosamente aplicadas, estes procedimentos deixam as organelas como núcleo,
mitocôndrias, complexo de Golgi, peroxissomos... intactos. Assim como muitas vesículas derivadas
do retículo endoplasmático, chamadas microssomos, mantém muito de suas propriedades
bioquímicas originais.
Como todos estes componentes tem grandes diferenças de tamanho, eles podem ser
separadas por centrifugação.
Postos em um tubo a girar em altas rotações, os vários componentes vão sofrer a ação da
força centrífuga. Os componentes maiores como células intactas e núcleos vão sedimentar
primeiro no fundo do tubo (p/ ex: 1000 rpm por 5'); rotações medianas em maior tempo farão
sedimentar componentes um pouco menores como mitocôndrias, lisossomas e peroxissomas
(20.000 rpm por 10'). Altas rotações em tempos ainda maiores (80.000 rpm por 3 horas)
sedimentam ribossomos e grandes macromoléculas.
Ver esquema de fracionamento por centrifugação em Junqueira e Carneiro (2000).
Material Necessário: Folhas de Tradescantia; gral e pistilo; tubos de centrífuga; pipetas Pasteur; centrífuga;
soro fisiológico; SDS 10% (sódio-duodecil-sulfato) ou detergente, água destilada. lâmina, lamínula
e microscópio.
49
Procedimento: Primeira parte: Observação de um corte transversal de folha de Tradescantia 1) com uma gilete afiada, corte transversalmente uma folha de Tradescantia, o mais fino
possível.
2) Coloque o corte em uma lâmina com uma gota de água, cubra com lamínula e leve ao
microscópio.
3) Observe: a) que células tem pigmento roxo. Desenhe
b) Que células tem cloroplastos. Identifique os cloroplastos e desenhe.
Segunda Parte: Fracionamento por centrifugação.
1) Coloque 3 ml de soro fisiológico em um gral;
2) Esmague nesta solução 3 a 4 folhas de Tradescantia com um pistilo;
3) Coloque o líquido em um tubo de centrífuga e centrifugue rapidamente (15 seg) para retirar
fibras de celulose e restos de tecidos;
4) Transfira o sobrenadante para um novo tubo, e centrifugue por 5 minutos a 7.000 rpm.
6) Desenhe e descreva o que encontramos no tubo após a centrifugação.
7) Passe o sobrenadante para um novo tubo.
8) Ressuspenda o precipitado com dois ml de soro fisiológico.
9) Faça uma lâmina com o sobrenadante e com o precipitado, observe ao microscópio e
desenhe.
10) Acrescente uma gota de SDS 1% ou detergente no tubo com líquido verde, agite por um
minuto.
11) Centrifigue os tubos, sobrenadante e o precipitado (agora ressuspenso) por 5 mim a 7.000.
12) Observe e desenhe o que encontramos nos tubos
13) Faça uma lâmina com o precipitado do tubo verde.
Responda as questões: 1) Que método usamos para romper as células, nesta prática?
2) Porque usamos soro fisiológico e não água?
3) O que encontramos no sobrenadante após a primeira centrifugação? E no precipitado?
4) Por que usamos o SDS?
5) Por que o sobrenadante agora é verde e o precipitado incolor?
6) o que é uma ultracentrífuga?
7) Faça um esquema de fracionamento celular, que você poderia fazer se tivesse uma
ultracentrífuga, e desejasse fracionar hepatócitos nos seus vários componentes.
6a aula
50
FRACIONAMENTO MOLECULAR POR CROMATOGRAFIA
Como podemos isolar uma proteína ou uma outra molécula da célula?
Para o desenvolvimento da Biologia Celular, foi crucial obter as moléculas que compõe a
célula, como as proteínas, em seu estado puro, isto é, isolado das outras moléculas da célula. Mas
mesmo uma bactéria bem simples possui mais de 2000 tipos de proteínas, como podemos isolar
só uma enzima que nos interesse?
Um dos métodos mais utilizados para este fim é a cromatografia de coluna, na qual uma
mistura de moléculas em solução é aplicada na parte superior de uma coluna, que contém uma
matriz sólida, porosa. Posteriormente, um grande volume do solvente passa pela coluna e é
coletado em tubos separados, à medida que emerge na parte inferior da coluna. As diferentes
moléculas são retardadas diferencialmente, pela sua interação com a matriz, moléculas diversas
atravessam a coluna com velocidades diferentes e são então fracionados em uma série de tubos.
Depois de passar em algumas dessas colunas, a enzima de nosso interesse estará
isolada de todas as outras moléculas, em um dos diferentes tubos que foram coletados.
Atividade experimental: 1- Coloque um pequeno pedaço de esponja na ponta de uma pipeta Pasteur.
51
2- Faça uma solução de Sílica gel em um copo volumétrico ou becker, usando água de torneira
levemente acidulada com 1 gota de vinagre para cada 10 ml. Com um conta-gotas, coloque a
resina (sílica gel) na coluna. A este procedimento chamamos empacotamento da coluna.
3- Em um gral, coloque uma folha de manto-de-viuva (Tradescantia), com umas gotas de água-
acidulada e esmague com o pistilo.
4- Colocar aproximadamente um ml desse líquido na coluna
5- Com uma pipeta de Pasteur coloque água na ponta superior da coluna e observe que um líquido
roxo começa a descer, enquanto uma camada verde se deposita na ponta superior da coluna.
Após algum tempo começa a pingar uma solução roxa (antocianina). Colete amostra desta fase.
6- Substitua o líquido que passa pela coluna, coloque etanol na parte superior da coluna e observe
que o pigmento verde começa a descer
7- Quando começar a pingar o pigmento verde, colete uma amostra deste.
Responda: 1) Faça um desenho esquemático representando o experimento e explique-o.
2) Porque o pigmento roxo é diluído primeiro na coluna?
3) Por que o pigmento verde fica retido não coluna enquanto estava passando água pela coluna?
4) Por que ele desceu na presença de álcool?
5) Qual a localização intracelular das antocianinas?
6) Qual a localização intracelular das clorofilas?
7) Qual a solubilidade desses pigmentos?
ISOLAMENTO DE DNA NA COZINHA
Em um laboratório de Biologia Molecular, o primeiro passo para se estudar um gene é o
isolamento do DNA. Você também pode fazer isto na sala de aula ou em sua cozinha.
Procedimento:
1) Pique uma cebola grande (250g) em pequenos pedaços (ou rale com um ralador). Faça uma
solução misturando 10 ml de detergente de louça, 1/2 colher de sopa de sal e complete com água
até 100 ml. Aqueça a solução até +/- 60oC e adicione esta mistura ao picadinho de cebola,
deixando 10 minutos em banho-maria a 60oC.
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2) Resfrie rapidamente a mistura colocando o recipiente em uma bacia contendo água e gelo. Coe
a mistura em um filtro de papel para café, aparando o filtrado em um vidro.
3) Adicione delicadamente álcool (gelado) no filtrado de cebola, deixando o etanol escorrer pela
parede do vidro. Observe a formação de fios esbranquiçados que sobem para onde está o álcool.
Estes fios correspondem aos ácidos nucléicos - DNA e RNA.
4) Você pode retirar o DNA da solução enrolando em um bastão.
5) Deixe o bastão secar ao ar e coloque o bastão em um tubo com água para re-dissolver o DNA.
Aplique este DNA no processo de eletroforese explicado a seguir.
Atividades Propostas e Perguntas 1) Faça um desenho esquemático com todas as fases do experimento. - Em detalhe, mostre o que
vai acontecendo com as células e com as macromoléculas.
2) Porque usamos detergente?
3) Qual a função do sal e da água quente?
4) Por que baixamos a temperatura, aplicando gelo?
5) Por que coamos em um filtro de café?
6) Qual a finalidade de acrescentarmos o álcool?
7a aula
ELETROFORESE
Moléculas que possuem carga elétrica, como as proteínas e os ácidos nucléicos, podem
ser separadas por eletroforese. Eletroforese é o movimento de moléculas eletricamente carregadas
em um campo elétrico.
Geralmente, em um processo eletroforético, as proteínas ou ácidos nucléicos são
colocadas a migrar sob um campo elétrico, no interior de um suporte gelatinoso (um gel) de
poliacrilamida, agarose ou amido.
A seguir será apresentado o processo de eletroforese vertical para separação de proteínas. O que você
virá em aula será eletroforese horizontal de ácidos nucléicos, preste atenção na aula e faça as devidas
observações das diferenças entre a técnica descrita para proteínas e a feita em aula para DNA.
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As amostras contendo uma mistura de proteínas são aplicadas em um gel. Posteriormente uma
corrente elétrica é aplicada neste gel por algumas horas, as proteínas mais negativas e menores
migrarão mais rapidamente que as positivas e maiores.
Posterior a migração, o gel é colocado em uma solução contendo corantes específicos
para proteínas (A). Após a coloração, podemos visualizar diferentes bandas que correspondem a
proteínas que possuem cargas ou tamanhos diferentes (B).
Alguns processos de eletroforese podem revelar mais de 1000 diferentes proteínas em um
único gel. Esta grande sensibilidade torna esta técnica muito útil para identificar quais as proteínas
são responsáveis por diferenças genéticas ou fisiológicas em qualquer organismo.
Atividade experimental: 1) Montar um gel de agarose 0,8% da seguinte forma:
Ferver em microondas 0,8 gramas de agarose, em 100 ml de uma solução tampão (TAE) e
após fundir a agarose, acrescentar 25 microlitros de Brometo de etídio. (usar luvas sempre que
usar esta droga, pois ela é cancerígena).
Colocar a agarose ainda quente em uma placa com um pente
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Esperar esfriar e colocar o gel na cuba eletroforética de gel horizontal
2) Misturar 5µl de uma solução de DNA com 5µl de uma solução de tampão de amostra
(Glicerina e azul de bromofenol) . Aplicar com uma micropipeta em um dos pocinhos do gel.
3) Ligar a fonte de eletroforese a 100 volts e deixar o azul de bromofenol migrar
aproximadamente 3 cm
4) Observar o gel no transluminador ultravioleta (UV).
RESPONDA e Faça os desenhos do que foi visto em aula. 1) Quantas diferentes bandas foi possível ver em cada aplicação? 2) Quem migrou mais rápido o DNA ou o RNA? Porquê? 3) Por que os ácidos nucléicos migram em direção ao pólo positivo? 4) Qual a função do azul de bromofenol? 5) O que é uma solução tampão? 6) Por que colocamos brometo de etídio no gel? 7) Quais as semelhanças e diferenças dos processos de eletroforese horizontal de ácidos nucléicos e o sistema de eletroforese vertical de proteínas descrito?
8a Aula
OBSERVAÇÃO DE CICLOSE E CLOROPLASTOS EM
CÉLULAS DE Elodea
Elodea é uma planta usada como ornamental em aquários, facilmente adquirida em lojas
que vendem produtos para aquariofilia. É uma monocotiledônea pertencente à família
Hydrocharitaceae. As folhas dessa planta são ótimas para observação de ciclose que é o
movimento contínuo do citoplasma no interior da célula, assim como de cloroplastos.
Geralmente, os componentes das células são incolores. Por isso, ao se observar direto ao
microscópio, pouco se pode observar de seus constituintes. Para se superar este problema,
geralmente fazemos uso de corantes que vão evidenciar alguma parte da célula.
Os cloroplastos, organela presente somente nas células vegetais e responsáveis pela
fotossíntese, são naturalmente corados. Em virtude disto, e também por serem organelas bastante
grandes, os cloroplastos podem ser facilmente visualizados ao microscópio.
As folhas de Elodea apresentam apenas duas camadas de células, em que se pode
observar com facilidade os cloroplastos.
As células eucariontes possuem um citoesqueleto que promove o movimento dos
componentes no interior da célula. Às vezes estes movimentos são correntes citoplasmáticas que
chamamos CICLOSE. Se todos os componentes do interior da célula são incolores, é muito difícil
se observar os movimentos citoplasmáticos. A presença dos cloroplastos que são naturalmente
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corados torna possível a visualização da ciclose. Devemos lembrar que a ciclose é o movimento do
citoplasma causado pela ação do citoesqueleto. Os cloroplastos são levados por essa corrente do
citoplasma.
Procedimento 1) Com o auxílio de uma pinça ou gilete, retire uma folha de Elodea.
2) Em uma lâmina para microscopia com uma gota de água, coloque a folha de Elodea, por
sobre a gota.
3) Cubra com lamínula, e leve ao microscópio para observação.
4) Observe o tamanho e forma dos cloroplastos. Geralmente após alguns minutos de
observação, podemos ver a ciclose. Descreva como é a ciclose.
Observação de ciclose em células do pêlo estaminal de Tradescantia (manto-de-viuva).
As células do pêlo estaminal de manto-de-viúva (trapoeraba) também apresentam ciclose
bastante ativa. Vale salientar que nessas células existe a presença de um grande vacúolo. O
citoplasma da célula fica restrito a alguns canais internos da célula, o restante é ocupado pelo
vacúolo.
Procedimento:
1) Com uma pinça, retire um pêlo do estame de uma flor de manto-de-viúva.
2) Coloque sobre a lâmina com uma gota de água e cubra com uma lamínula.
3) Observe ao microscópio, desenhe e descreva a ciclose.
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Responda as questões: 1) Por que podemos ver facilmente os cloroplastos, mas não outros componentes do
sistema de endomembranas como o complexo de Golgi, retículo endoplasmático ou
mitocôndrias?
2) Que parte do citoesqueleto está envolvida na ciclose? De que forma?
3) Por que a ciclose nas células da Elodea ocorrem no interior de toda a célula enquanto
na célula da Tradeschantia ocorre apenas dentro de estruturas que lembram “canais”?
9a Aula
OBSERVANDO CÍLIOS E SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS
Podemos observar com facilidade a atuação do citoesqueleto, através dos cílios e dos
pseudópodes em protozoários de vida livre. Nos Paramecium podemos ver os cílios e em Amoeba
os pseudópodes. Além disso, vários componentes do sistema de endomembranas, como vacúolos
digestivos (e pulsátil em Paramecium) são também facilmente observáveis. Paramecium é o nome genérico de um protozoário ciliado muito comum em mananciais de
água como os açudes e riachos. Estes protozoários são de fácil cultivo, se alimentando
principalmente de bactérias, pequenas algas e outros protozoários menores. Podem ser mantidos
em recipientes com um pouco de água e uma pequena pitada de leite em pó (+/- 60mg para cada
100 ml de água). Como a qualidade da água é importante para este protozoário, devemos trocar
um pouco da cultura velha (mais ou menos a metade) por água nova com leite, a cada semana.
Assim, podemos manter infinitamente o Paramecium. Outro meio de cultivar este ciliado é colocar
um pouco de gérmen de trigo na água a cada semana, e sempre trocando a metade do volume da
cultura por água nova a cada semana.
Por ser de fácil cultivo e apresentar cílios e o sistema de endomembranas facilmente
observável, além de ter uma taxa de reprodução assexual bem alta, este protozoário é um
excelente recurso para atividades práticas de Biologia Celular. Antes, porém, de descrever estas
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práticas, vamos mencionar alguns aspectos importantes sobre a biologia e estrutura dos
Paramecium.
As espécies mais comuns de Paramecium possuem em torno de 0,5 mm de comprimento.
Os ciliados são excepcionais entre os eucariontes, uma vez que possuem no mínimo dois núcleos
com funções distintas. O macronúcleo participa das atividades do dia a dia como crescimento,
metabolismo e reprodução. O micronúcleo permanece relativamente dormente até que a célula
entre em reprodução sexuada. Os Paramecium possuem dois tipos de reprodução; a) divisão binária: em condições favoráveis a célula se divide em duas. As duas novas células,
geneticamente idênticas, crescem rapidamente e voltam a se dividir. Mantendo as condições
favoráveis estes organismos podem se dividir duas a três vezes em um dia; b) conjugação: em
condições ambientais desfavoráveis, dois indivíduos de sexos diferentes entram em contato e
formam uma ponte citoplasmática temporária, por meio da qual trocam micronúcleos.
Observando os cílios e o sistema de endomembranas:
Nos Paramecium podemos observar com facilidade a atuação do citoesqueleto, através
dos cílios, assim como o movimento intracelular dos vacúolos digestivos e contrátil. Além disso,
vários componentes do sistema de endomembranas, como vacúolos digestivos e pulsátil são
também facilmente observáveis.
Material necessário:
Cultura de Paramecium; microscópio, lâmina – lamínula; infusão de cigarro.
Procedimento: 1) Encher um tubo de centrífuga com uma cultura de Paramecium. Centrifugar por 60
segundos.
2) Retirar o sobrenadante, deixando apenas uma pequena gota de meio líquido.
3) Acrescentar, na gota que restou no tubo em que os Paramecium foram centrifugados,
uma gota de uma solução de “narcótico” feito da seguinte maneira: ( deixar um cigarro em infusão
em 30 ml de água por 12 horas). A finalidade desta infusão de cigarro e diminuir a atividade dos
Paramecium , uma vez que estes protozoários são muito rápidos e sem este narcótico é muito
difícil segui-los ao microscópio.
Outra opção é colocar alguns fios de algodão entre a lâmina e a lamínula. Os Paramecium
não podem nadar tão livremente entre os fios de algodão, facilitando a sua observação.
4) Faça um desenho com as principais partes de um Paramecium.
5) Observe o batimento dos cílios e desenhe (observe e descreva os tricocistos)
6) Identifique e observe a contração dos vacúolos contráteis.
7) Identifique os vacúolo digestivo.
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8) Identifique e desenhe o citostoma e a citofaringe. (O que são fagossomas e onde estes
se formam nos Paramecium ?
9) Faça um desenho comparando a ultra-estrutura de um cílio e de um centríolo.
10a Aula
PREPARAÇÃO DE LÂMINAS PERMANENTES (aula demonstrativa).
Estruturas biológicas grandes não podem ser vistas diretamente ao microscópio, por que a
luz não pode atravessá-las. Precisamos, então, fazer cortes o mais fino possível, para que a luz
possa passar pelas estruturas, e assim ser visto ao microscópio. Para sofrer tais cortes, o material
deve ser fixado, emblocado em parafina ou outra resina e, imerso neste suporte, cortado em
pequenas "fatias", através de um aparelho chamado micrótomo. Posteriormente este material é
corado e a lâmina é montada.
Nesta prática, vamos visitar os laboratórios de anatomia vegetal do Dep. de Biologia, em
que lâminas permanentes de vegetais são preparadas.
Preste atenção as explicações (e faça as perguntas que achar necessário) e
posteriormente responda as seguintes questões:
1) O que é a fixação do material? Qual a função da fixação?
2) Álcool etílico, clorofórmio, formol, ácido acético, ácido pícrico, e ácido ósmico são as
principais substâncias usadas como fixadores. Quais são as principais características de cada um
destas quanto a sua capacidade de fixação?
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3) As substâncias citadas na pergunta anterior, geralmente não são usadas em conjunto,
constituindo fluídos fixadores. Alguns destes fluídos são muito usados, como o Fluido de Carnoy; o
F.A.A; o Bouin. Diga qual a composição destes fixadores e suas características.
4) Porque desidratamos o material em uma série alcoólica antes de emblocar em parafina?
5) Para que emblocar em parafina?
6) Que outros suportes ou estratégias podem sem usadas no lugar do emblocamento em
parafina?
7) O que é orientação do corte?
8) Para que re-hidratar o material antes de cora-lo?
9) Qual a importância do uso de corantes na preparação de lâminas?
10) O que significam: coloração vital; corante acidófilo; corante basófilo?
11) Entre os principais corantes podemos citar: Carmim; hematoxilina; azul de metileno;
Cristal violeta (violeta genciana); Eosina; Fast Green; Fucsina ácida, safranina; Sudan black; diga
quais as características principais destes corantes (que estruturas eles coram, solubilidade,
concentrações usadas...)
11a Aula
OBSERVAÇÃO DE COMPLEXO DE GOLGI EM LÂMINAS
PERMANENTES DE EPIDÍDIMO.
Material fornecido: lâminas permanentes de epidídimo de rato.
Procedimento: 1) Localize e desenhe as células nos túbulos de epidídimo.
2) Observe e desenhe a posição do núcleo.
3) Observe e desenhe a posição e a forma do complexo de Golgi.
Responda as questões: 1) Por que foi escolhido o epidídimo para observar o complexo de Golgi? Que outro tipo de
célula poderia ser usada?
2) Que método de coloração foi usada e por que?
3) Como se forma o Complexo de Golgi?
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Observação de neurônios em cerebelo de camundongo.
Material fornecido: lâminas permanentes de cerebelo de camundongo.
Procedimento: Observe ao microscópio a região entre as substâncias branca e cinzenta, nela existem
alguns neurônios gigantes em que podemos ver perfeitamente o corpo celular (com núcleo), o
axônio e dendritos.
Responda: 1)Observe e desenhe estas células, suas partes, e descubra como são chamadas estas
células.
2)Qual a relação existente entre forma e função nestas células?
12a Aula
OBSERVAÇÃO DE CÉLULAS MUSCULARES ESTRIADAS
O desenho esquemáticos de células presente nos livros são muito comuns e úteis. Porém,
muitas vezes os alunos tem dificuldade de reconhecer que em um ser pluricelular, a diferenciação
celular é a regra. Muitas células acabam com formatos muito diferentes. As células musculares
estriadas esqueléticas são um exemplo.
Células musculares estriadas são células muito longas, polinucleadas apresentando os
núcleos na periferia da célula. O citoesqueleto é hipertrofiado, sendo que os microfilamentos de
actina e miosina, vão ocupar a maior parte da fibra muscular, constituindo estruturas específicas
das células musculares estriadas, que são os sarcômeros. Essas estruturas é que dão uma
aparência estriada a essas células quando vistas ao microscópio.
Material necessário:
Lâmina, lamínula, agulha histológica e lâmina de barbear, abelhas (ou outro inseto grande),
solução de verde Janus (0,7% em etanol 70%).
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Procedimento: 1) Com uma gilete, abra o tórax de uma abelha, vespa ou outro inseto voador grande
(previamente morta em vapores de éter).
2) Com uma agulha histológica retire algumas fibras musculares e transfira para uma
lâmina com uma gota de corante.
3) Cubra com lamínula, deixe corar por 3 minutos, e observe ao microscópio.
Alguns questionamentos : a) Como estão organizados os sarcômeros e como estes funcionam? (faça um desenho).
b) Quais as fases da contração muscular?
c) Como está organizado o citoesqueleto em uma célula muscular lisa?
d) Relacione as regiões estriadas que podemos ver nas fibras musculares com o sarcômero.
e) Qual a função do Verde Janus?
13 a aula
OBSERVAÇÃO DE MITOSE EM PONTA DE RAIZ DE CEBOLA,
Allium cepa (2n = 16).
COLETA E FIXAÇÃO DAS PONTAS DE RAÍZES DE CEBOLA
O procedimento mais fácil é encher um frasco com água colocar a cebola com a parte das
raízes imersa na água (figura abaixo) e esperar até que as raízes comecem a crescer.
Dependendo da época isso pode ocorrer em 24 horas ou em alguns dias.
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Quando as raízes tiverem atingido pelo menos cinco milímetros poderão ser facilmente
destacadas do bulbo, com auxílio de uma lâmina de barbear, estilete ou mesmo agulha. Não é
necessário deixar as raízes crescerem mais do que os cinco milímetros, pois o material que nos
interessa está na ponta.
As pontas de raiz devem ser imediatamente fixadas em solução de álcool e ácido acético
(3:1). Essa solução não dever ser estocada, recomenda-se que seja preparada no momento em
que vai ser usada.
O tempo mínimo que as pontas de raiz devem ficar no fixador é duas horas, as vezes, se o
material fica muito tempo no fixador ocorre um amolecimento excessivo do tecido dificultando a
preparação da lâmina.
Após o tempo de imersão no fixador as pontas de raiz podem ser estocadas em álcool 70%
(de preferência em refrigerador) ou então preparadas para a observação das mitoses.
2. HIDRÓLISE DO MATERIAL FIXADO Transferir as pontas de raiz de cebola para uma solução de ácido clorídrico 1N e deixar em
imersão por 15 minutos. Depois disso lavar em água (imersão por um ou dois minutos); remover o
excesso de água com um papel absorvente e transferir para uma lâmina de microscopia.
3. COLORAÇÃO
Antes de adicionar o corante sobre a ponta de raiz, pode-se remover (ou simplesmente
romper com uma agulha) a parte mais extrema do material (correspondente à região da coifa), pois
isso facilitará a coloração e a observação ao microscópio.
Para coloração um dos corantes mais usados é a orceína acética 2% (outros corantes
produzem o mesmo efeito e podem substituir a orceína). Uma gota desse corante é suficiente para
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uma boa coloração, desde que se espere no mínimo vinte minutos, antes de “bater” ou “esmagar”
o tecido.
Ao colocar a lamínula deve-se cuidar para deixar o menor número possível de bolhas de ar
para que a observação do material não seja prejudicada.
Depois que o corante atuou sobre o tecido pode-se envolver a lâmina com um papel filtro e
pressionar com o dedo polegar a região onde está a lamínula. Esse movimento fará com que o
tecido se espalhe pela lâmina e seja possível observar camadas de células isoladas. Nesses
grupos de células é que será possível observa as mitoses. Não se deve colocar uma quantidade
muito grande de tecido na lâmina pois isso ira dificultar o espalhamento. Dois milímetros de ponta
de raiz produz material suficiente para observação.
Outra forma de realizar o espalhamento é segurar a região da lamínula com um papel
absorvente e bater com um lápis borracha ou com a ponta da tampa de uma caneta.
Após o esmagamento do material, a lâmina deve ser observada inicialmente em menor
aumento (x10), para que se localize rapidamente onde estão as células em divisão.
5. LAMINAS SEMI-PERMANENTES As lâminas que estiverem boas podem ser temporariamente conservadas (uma semana)
se forem vedadas com esmalte para unhas ou cola para câmera de pneu de bicicleta.
6. LÂMINAS PERMANENTES As lâminas semi permanentes podem ser transformadas em permanentes, para isso basta
remover o vedante (esmalte ou cola) e colocar as lâminas no freezer até que seja possível soltar a
lamínula.
Após a remoção da lamínula, mergulhar rapidamente as lâminas em alcool absoluto e
deixar secar. Colocar uma gota de Resina para microscopia (Permonte; Entelan ou Balsamo do
Canadá) na região onde está o material. Fechar com uma lamínula e deixar secar.
Procedimento: 1) Pegue uma raiz já fixada
2) Hidrólise: coloque as pontas de raiz em uma solução 1N de HCl por 5 min.
3) Lavagem: deixe as raÍzes em água por 5 min.
4)Corte com uma gilete +/- 3mm da ponta da raiz, logo após os 2 primeiros mm (coifa).
5) Coloque este material em uma lâmina com uma gota de orceina acética, deixe corar por
5 minutos.
6) Cubra com uma lamínula, colocando a lâmina entre papel higiênico e aperte fortemente
para espalhar o material ( com o polegar).
7) Vede as bordas da lamínula com luto (ou esmalte de unha).
8) Observe ao microscópio.
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Questões: a) Descreva e desenhe o que ocorre na: interfase; prófase; metáfase; anáfase; telófase.
b) O que é uma célula 2n=16?
c) O que é centrômero e qual sua função?
d) O que são cromátides? o que representam?
Vvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvv
Atividades de Práticas de Biologia como componente de formação pedagógica. Atividade 1 –
Biologia na cozinha.
A cozinha de nossa casa pode ser um excelente laboratório. As “experiências” feitas nas 2a e 3a
aula são exemplos disso. Em grupos, a turma elaborará um experimento relacionado ao programa
de biologia celular e apresentará em aula em data a ser marcada. Atividade 2:
O USO DE MODELOS DIDÁTICOS E SIMULAÇÕES.
(com marcação da data para apresentação dos modelos) Simulações e modelos didáticos são excelentes recursos didáticos, principalmente se
conseguimos colocar os alunos a construir os modelos ou montar as simulações.
Os modelos didáticos, por representarem bidimensionalmente ou tridimensionalmente de
modo macroscópico estruturas e/ou funções, permitem um entendimento mais fácil de fenômenos
microscópicos que de outra forma são apresentados e entendidos apenas de forma abstrata. Os
modelos permitem uma “visualização” das estruturas, tornando o assunto “mais concreto”. Desta
forma os modelos facilitam o aprendizado e a discussão sobre o tema em estudo.
As simulações correspondem à representação dinâmica de processos, com ajuda de materiais e
dos alunos. Nas simulações, podemos, por exemplo imprimir uma longa seqüência de DNA em
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papel e com a participação dos alunos pedir que eles encontrem uma seqüência correspondente
ao sítio de clivagem de uma enzima de restrição. Podemos pedir que os alunos cortem com
tesoura este sítio e posteriormente o mesmo sítio de um plasmídeo. Posteriormente podemos
simular como seria uma reação de ligação de todos esses fragmentos, e uma transformação
bacteriana com os plasmídeos gerados. Por fim podemos discutir conceitos como clonagem de
genes e bancos genômicos.
Apresentamos exemplos de alguns dos modelos que podem ser construído na página
www.ufsm.br/auladebio
BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR PARA A PARTE PRÁTICA:
LORETO, E.L.S. & SEPEL, L. M.N. Atividades experimentais e didáticas de Biologia Molecular e Celular. Ribeirão Preto, ed. Da Sociedade Brasileira de Genética. 2003. 2a ed. www.sbg.org.br DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA, UFPR. Bioquímica: aulas práticas. 5 ed.Curitiba, Ed. da
UFPR, 1997.
JORDÃO, B.Q e colaboradores. Práticas de Biologia Celular. Londrina, Editora UEL, 1998.
JUNQUEIRA, L.C.U e JUNQUEIRA, L.M.M.S. Técnicas Básicas de Citologia e Histologia. São
Paulo, Ed. Santos, 1983.
MANARA, N.T.F. Roteiro de aulas práticas de citologia vegetal. Santa Maria, Faculdade de
Agronomia-UFSM, (mimeografado-sem data).
MELLO, M.L.S. e VIDAL, B.C.; Práticas de Biologia Celular. São Paulo, Edgar Blücher, 1980.
POLIZELI, M.L.T.M., Manual Prático de Biologia Celular. Ribeirão Preto, Holos editora, 1999.
QUESADO, H.L.C. e colaboradores. Biologia: Práticas. Fortaleza, Edições UFC, 1996.
SLATER, J. Experiments in molecular biology. Clifton, N.J., The Humana Press, 1986.
VALLE, F.C., Práticas de citologia e genética. Rio de Janeiro, MEDSI, 2001.
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