Células

Tipos de célulasOrganização Pluricelular

Vida – definição

• Problemas com uma definição essencialista: não há substância ou energia que caracterize a vida na sua essência

• Considerado o paradigma evolutivo neodarwinista da Biologia moderna: são vivas as entidades com propriedades de multiplicação, variação e hereditariedade (Maynard Smith)

“All of the life's entities and processes are obedient to the laws of physics and chemistry.

“All of the lifes entities and processes have arisen through evolution by natural selection.”

Os seres vivos: criaturas de complexidade elevada

Criacionismo: Criados por um Deus ou Demiurgo. A revisão moderna do criacionismo formulou o conceito do “Design inteligente”.

- Teleologia: As funções e os fenômenos associados aos seres vivos são explicados pelos pelo propósito a que servem, não pelas causas que os provocam. Em teleologia é a doutrina da concepção e propósito que dá origem às estruturas do mundo material.

A questão da vida (definições, por exemplo) não se constitui em paradigma relevante. O que existe são os seres vivos, individualmente criados.

Os seres vivos no mundo natural

Teoria da evolução – Charles Darwin, 1859

"Todos os seres vivos são aparentados, surgindo em processo de descendência com modificação e seleção

natural."

Fenômeno da VIDA apareceu como problema para a ciência em fins do século XVIII. Até então os naturalistas não estudavam a vida como um fenômeno único, mas somente os seres vivos que eram estudados de maneira separada por diferentes ramos do conhecimento, como a Medicina, a Zoologia ...BIOLOGIA - termo indroduzido em 1802 por Lamarck e Treviranus: ciência unificada dos seres vivos.

Planos gerais da organização dos seres vivos

UnicelularesPluricelulares

“Thus with the start of nineteenth century, a new science was to appear. Its aim was no longer classify organisms, but to study the processes of life; its object of investigation was no longer visible structures, but organization.” Francois Jacob, 1970.

1838 Teoria da Célula. Originalmente enunciada por Theodor Schwann e Mathias Schleiden. Schwann em um livro sobre células de animais e plantas, no qual não cita Schleiden, escreve o seguinte:

1. A célula é a unidade de estrutura, fisiologia e organização de todas as coisas vivas.

2. A célula tem dupla existência, como entidade distinta e como elemento fundamental de construção dos organismos.

3. As células se formam de material acelular, de maneira similar à formação dos cristais (geração espontânea)  185

8"Omnis cellula e cellula“, Rudolph Virchow. Todas as células se originam de células pré-existentes.

Princípios da Moderna Teoria da Célula:

1. Todas as coisas vivas são formadas por células

2. A célula é a unidade funcional & estrutural das coisas vivas.

3. Todas as células provêm de células pré-existentes, por divisão destas (a geração espontânea não ocorre)

4. As células contém a informação hereditária, que é passada de célula a célula na divisão celular

5. Todas as células têm basicamente a mesma composição química

6. Todo o fluxo de energia associado à vida (metabolismo e sínteses) ocorre dentro das células

Padrões celulares contemporâneos

Todavia, todas as células contém DNA, ribosomas, citoplasma, confinados pela membrana celular.

Estrutura das células, eucariótica e procariótic

Limites ao Tamanho das Células

Trocas de Matéria entre célula e meio dão-se por difusão.

Relação superfície volume decresce com o aumento do raio, supondo uma geometria aproximadamente esférica:

Com poucos exceções (células ovo) as células não excedem 100 µm. Em 500 µm a superfície seria pequena demais para as trocas de matéria necessárias aos processo vitais do volume. Contudo, são grandes o bastante para ter comportamento determinístico.

Tipo celular Autotrófico Heterotrófico

Procariótico

Quimiosintético Fotosintético Móveis Sésseis

Reino ArcheaTrês linhagens, todas anaeróbicas

Reino EubacteriaBactérias aeróbicas, fotosintéticas. Antigamente chamdas algas azul-verdes

Reino EubacteriaEspiroquetas aeróbicas

Reino Eubactéria.Bactérias aeróbicas com esporos

Eucariótico grandes e complexas. Evoluíram como simbiontes de procariotos

Nenhum reino evoluiu com a característica

Reino ProtistaAlgas unicelulares verdes, douradas, vermelhas e marrons

Reino ProtistaProtozoários, amebas, ciliados, flagelados

Reino ProtistaEsporozoários, como o plasmódio

Reino FungiLevedura

EucarióticoOrganizado em tecidos, órgãos e sistemas

Reino PlantaeAngiospermas, ginospermas, fungos, líquens

Reino AnimaliaEspongiários, celetenterados, vermes chatos e cilíndricos, moluscos , anelídos, artrópodes, equinodermatas, cordados

Reino Fungiascomicetos, basidiomicetos, ficomicetos e fungos imperfeitos

Organização multicelular - colonias

O2 Gl

AACO2

Ur

Claude Bernard (1848): meio interior e as grandes funções fisiológicas

Organização multicelular: Organismo

Ser vivo: Níveis de análise

Células

Órgãos

Sistemas de órgãos

Organismo, indivíduo

Comportamento

Moléculas

membranasFisiologia celular e molecular

Compartimentos** nos organismos multicelulares

(** ideia organizadora)

Claude Bernard, meio interior (1848) e as grandes funções fisiológicas

Intracelular

Extracelular Intersticial

Plasmático

Transcelular Sinovial

Humores oculares

Pleural

Pericárdio, etc.

As barreiras entre os compartimentos

MASSA CONCENTRAÇÃO

Mol = massa em g de um NA (6,02*1023) de átomos ou moléculas

Molar (M)= mol/litro de solução

Molal = mol/kg de solução

Eq-g = massa de íon que contém NA de carga Normal (N) = Eq-g/litro de solução

PROPRIEDADES COLIGATIVAS

Osmol = NA de partículas, átomos ou moléculas

Pressão osmótica de solução

π = RTcosm

Osmolar = osmol/l

Osmolal = osmol/kg

CONSTANTES

NA= 6,02*1023 mol-1 (Número de Avogadro) R = 8.3145 J mol-1K-1 (Constante dos gases) R=0,082 L atm mol-1K-1

Composição dos compartimentos: unidades usuais de medidas

Compartimentos e seus solutos predominantes quantitativamente

Figura – Boron

Tabela – Boron

Compartimentos e seus solutos predominantes quantitativamente

Flammarion

“Thus with the start of nineteenth century, a new science was to appear. Its aim was no longer classify organisms, but to study the processes of life; its object of investigation was no longer visible structures, but organization.” (Francois Jacob, 1970 – The Logic of life)

Questões Orientadoras do Estudo 1. Faça uma análise comparativa extensa dos padrões celulares contemporâneos, o procariótico e o eucariótico. 2. Calcule as relações superf ície volume comparando duas células, aproximadamente esféricas, uma com raio de 15 µm,

outra com raio de 80 µm. 3. Reveja a compartimentalização dos organismos metazoários, investigando as barreiras que os separam, dif erenças na

composição e na “função”. 4. Suponha que um indivíduo ingira 200g de NaCl (peso molecular 58,44). Considere, como uma aproximação, que a

distribuição do sal é exclusivamente extracelular, que os volumes extracelular e intracelular sejam de, respectivamente, 12 e 25 l e que a osmolaridade dos compartimentos seja de 290 mOsmóis/ l. Que alterações ocorrerão nos volumes relativos dos compartimentos e qual será a osmolaridade fi nal deles.

5. Considere um bloqueador de canais para Ca, usado para tratamento de hipertensão. O endotélio vascular é permeável à droga, mas a membrana celular não o é. Suponha que a concentração para um efetivo bloqueio dos canais, que produz vasodilatação significativa, é de 1 microg/ l. Supondo que a absorção gastrintestinal da droga é rápida e que a sua excreção é lenta, calcule a quantidade, em g, que se deve administrar. Suponha, agora, que a a droga se ligue à albumina plasmática: na concentração de 1 microg/ l, cada g de albumina se liga a 0,6 microg do bloqueador. Recalcule a quantidade da droga a ser administrada. (volume de sangue = 5l, hematócrito 40%, volume intersticial 13l, concentração plasmática de albumina = 50 g/ l.

6. Considere uma queda na concentração plasmática de proteína, de 7 para 3 g/ dl. A alteração poderia ocorrer por doença renal, em que ocorre proteinúria. Que alterações relativas ocorreriam nos volumes dos compartimentos extracelulares.

7. Escolha uma das variáveis do meio interno submetidas a rígido controle homeostático. Tente, com sua cultura fisiológica atual, montar esquema de retroalimentação negativa que mantém o seu valor.

8. É comum nos laboratórios atuais preparar cultura primária de células de tecidos. O tecido de escolha é removido, reduzido a pequenos f ragmentos que são tratados com tripsina, uma protease que cliva as proteínas da matriz extracelular. Estas mantém as células aderidas umas às outras. Clivadas as proteínas da matriz um ligeiro estresse mecânico dispersa as células. Se o hidrólise por tripsina não for exagerada, as proteínas das membranas celulares são razoavelmente preservadas e as células sobrevivem. Podem ser mantidas em cultura, em estufas com a temperatura característica do animal do qual proveem os tecidos, em atmosfera de CO2 a 5% e em soluções de composição adequada. Descreva e justifique a composição destas soluções de cultura.