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Introdução à Citologia
Introdução
A invenção do microscópio, no final do século XVI,
revolucionou as ciências biológicas. Esse instrumento
permitiu descobrir que os seres vivos, apesar de tão
distintos quando observados a olho nu, têm em
comum o fato de serem formados por células.
O aperfeiçoamento dos microscópios vem
possibilitando aos cientistas conhecer detalhadamente
a estrutura interna das células vivas, e esse
conhecimento tem sido de fundamental importância
para o desenvolvimento de todos os ramos da
Biologia.
A Descoberta da Célula
Influenciado pelas investigações de Leeuwenhoek, o
inglês Robert Hooke (1635-1703) construiu um
microscópio dotado de duas lentes ajustadas nas
extremidades de um tubo de metal. Ao contrário dos
microscópios simples de Leeuwenhoek, de uma só lente,
Hooke usou microscópios compostos, dotados de uma
lente ocular, pela qual se olha, e uma lente objetiva, que
vai próxima ao objeto observado.
Em 1665, Hooke observou fatias muito finas de cortiça
(casca de certas árvores) e descobriu que a leveza desse
material se deve ao fato de ele ser formado por grande
número de caixinhas microscópicas vazias. Hooke
chamou cada caixinha oca de cel, palavra inglesa que
significa cela ou cavidade. Daí veio o termo célula,
diminutivo de cela.
Em 1667, o botânico inglês Nehemiah Grew (1647-1712),
na Inglaterra, e Marcello Malpighi (1628-1694), na Itália,
descobriram que a parte interna e suculenta das plantas
constituía-se de estruturas microscópicas semelhantes
as células que Hooke observara na cortiça. Essas
células, porém, eram cheias de um fluído gelatinoso e
semitransparente, no início denominado protoplasma e,
posteriormente, citoplasma. Malpighi verificou que os
animais também compunham-se de células, porém mais
moles e flexíveis que as das plantas.
A Descoberta da Célula
Em 1838, depois de estudar os trabalhos de diversos
pesquisadores, o botânico Mathias Jakob Schleiden
(1804-1881) concluiu que todas as plantas eram
formadas por células.
Um ano depois o zoólogo Theodor Schwann (1810-1882)
chegou à mesma conclusão para os animais: todos se
compunham de células.
Fortalecia-se, assim, a idéia de que a célula era a
unidade de que constituía todos os seres vivos. Essa
generalização atribuída a Schleiden e Schwann, ficou
conhecida como Teoria Celular.
A Teoria Celular
A formulação da teoria celular teve
importância decisiva para o
desenvolvimento da Biologia,
porque permitiu reconhecer que
seres tão diversos como a ameba
e o ser humano têm grande
semelhança no nível
microscópico. Ambos são
constituídos por células bastante
parecidas, embora a ameba seja
unicelular, isto é, formada por uma
única célula, e uma pessoa seja
multi ou pluricelular, formada por
cerca de 10 quatrilhões de células.
A Teoria Celular
Segundo a teoria celular, a célula
é a unidade morfofisiológica dos
seres vivos. Em outras palavras,
ela é o bloco básico estrutural
(ou morfológico) e funcional (ou
fisiológico) de qualquer
organismo.
Assim, a partir do conhecimento
dos processos vitais que
ocorrem em todas as células,
poderemos vir a entender melhor
o funcionamento dos organismos
como um todo.
A Teoria Celular
Os vírus são os únicos seres que não apresentam
organização celular.
Eles são organismos relativamente simples,
constituídos por uma única molécula de ácido
nucléico (DNA ou RNA) associada a proteínas e,
embora não sejam formados por células, não são
exceções à Teoria Celular, pois necessitam
obrigatoriamente de uma célula viva para se
reproduzir.
Os Vírus
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A Ultra-Estrutura das Células
O microscópio eletrônico revelou que existem dois
tipos fundamentais de células: as procariontes,
presentes em bactérias e cianobactérias (também
chamadas cianofíceas), e as eucariontes,
presentes em todos os outros seres vivos,
incluindo algas, fungos, protozoários, plantas e
animais.
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As Células Procariontes São
Pobres em Membranas
Cápsula
Parede celular
Membrana plasmática
DNA
do nucleóide
Ribossomos
Flagelo bacteriano
Escherichia coli
(E. coli)
Cianobactéria
Células
Procariontes
As Células Eucariontes São
Compartimentadas
• Essas células apresentam duas partes
morfologicamente bem distintas – o citoplasma e o
núcleo.
• O citoplasma é envolto pela membrana plasmática, e o
núcleo, pelo envoltório nuclear.
• Uma característica importante das células é sua
riqueza em membranas, formando compartimentos
que separam os diversos processos metabólicos
graças ao direcionamento das moléculas absorvidas e
às diferenças enzimáticas entre as membranas dos
vários compartimentos.
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Flagelo
Citoplasma Retículo endoplasmático rugoso
Ribossomo
Microtúbulos
Lisossomo
Mitocôndria
Complexo
de Golgi
Membrana plasmática
Filamentos
intermediários
Vesícula
Retículo endoplasmático liso
Ribossomo Vesícula
poro nuclear cromatina (DNA)
nucléolo envoltório nuclear
Núcleo Célula Animal
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Cloroplasto
Vacúolo central
RetÍculo endoplasmático rugoso
Ribossomos
Microtúbulos (parte do citoesqueleto)
Parede celular
Mitocôndria
Complexo de Golgi
Membrana plasmática
Filamentos
intermediários
Retículo endoplasmático liso
Ribossomo livre
Vesícula
poro nuclear cromatina
nucléolo
envoltório nuclear
Núcleo
Célula
Vegetal
Membrana Plasmática
– É a parte mais externa do citoplasma e, portanto, separa-o do
meio extracelular.
– Tem cerca de 7 a 10 nm de espessura.
– Aparece nas eletrofotomicrografias como duas linhas escuras
separadas por uma linha central clara. Esta estrutura
trilaminar é comum às outras membranas encontradas nas
células, sendo por isso chamada de unidade de membrana ou
membrana unitária.
Estrutura da Célula Eucarionte
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Caudas
hidrofóbicas
Cabeças hidrofílicas
Cabeças hidrofílicas
Meio extracelular
Citoplasma
Fosfolipídio
Bicamada
lipídica
Membrana Plasmática
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Meio extracelular
citoplasma
filamentos
protéicos
proteína de
reconhecimento receptor protéico proteína
transportadora
sítio ligante
bicamada lipídica
fosfolipídio colesterol
carboidrato
Membrana Plasmática
Estrutura da Célula Eucarionte
Núcleo
1. Envoltório nuclear (sistema duplo de membranas)
2. Nucléolo: RNA ribossomal + proteínas básicas
3. Cromatina (DNA e proteínas)
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Poros nucleares
Cromatina
Nucléolo
Envoltório
nuclear
Núcleo
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Poros nucleares
Núcleo
Núcleo
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cromossomo
cromatina
Núcleo
Retículo Endoplasmático – Rede de vesículas achatadas, vesículas esféricas e
túbulos que se intercomunicam.
– Esses elementos possuem uma parede formada por
uma unidade de membrana que delimita cavidades, as
cisternas do retículo endoplasmático.
– Distinguem-se o retículo endoplasmático rugoso, ou
granular, e o liso.
Estrutura da Célula Eucarionte
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0,5 m
Retículo endoplasmático liso
Vesículas
Ribossomos
Retículo endoplasmático rugoso
0,5 m
Retículo Endoplasmático
R.E.Liso
(REL) ou
Agranular
R.E.Rugoso
(RER), R.E.
Granular,
Ergastoplasma
Funções do R.E.L
Síntese de esteróides como nas células da
glândula adrenal;
Conjugação, oxidação e metilação para
inativar certos hormônios e neutralizar
substâncias nocivas e tóxicas, como nos
hepatócitos;
Síntese de fosfolipídios para todas as
membranas;
Participa da hidrólise do glicogênio,
produzindo glicose para o metabolismo
energético;
Acumula e libera íons cálcio nas células
musculares estriadas.
Retículo Endoplasmático Liso
A principal função do retículo endoplasmático rugoso é produzir e secretar
proteínas destinadas à exportação, ou para uso intracelular em organelas como os
lisossomos, por exemplo.
Outras funções são a glicosilação inicial das glicoproteínas, síntese de
fosfolipídios, a montagem de moléculas protéicas com múltiplas cadeias
polipeptídicas e a proteólise da seqüência de aminoácidos, que é o sinal para a
introdução das proteínas nas cisternas do retículo endoplasmático.
1 2
3
4 Brotamento de
vesícula de
transporte
Ribossomo
Cadeia
de
açúcar
Glicoproteína
Vesícula transportadora
de (glico-) proteína
R.E. RUGOSO
Polipeptídeo
Retículo Endoplasmático Rugoso
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0.5 m
Ribossomos
Retículo Endoplasmático Rugoso
Retículo Endoplasmático Rugoso
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Vesículas
0.5 m Retículo Endoplasmático Liso
Retículo Endoplasmático Liso
Ribossomos
a. Associados com o RER.
b. Associados ao RNA mensageiro: polirribossomo.
c. Livres no citoplasma.
Estrutura da Célula Eucarionte
Complexo de Golgiense
– É constituído por um número variável de vesículas
circulares achatadas e por vesículas esféricas de diversos
tamanhos.
a. Processamento e transporte de proteínas e lipídios.
b. Síntese e transporte de polissacarídeos.
c. Armazenamento, embalagem e eliminação de secreções.
Estrutura da Célula Eucarionte
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Complexo
de Golgi
Vesículas do RE
Vesículas brotando
Complexo de Golgiense
Lisossomos
– São vesículas derivadas do complexo de
Golgi, de forma e tamanho variáveis e
contendo diversas enzimas hidrolíticas.
Estrutura da Célula Eucarionte
R. E.
Rugoso
Vesícula de
transporte (contendo
enzimas hidrolíticas
inativas)
Aparelho
de
Golgi
Membrana
Plasmática
LISOSSOMOS
“Alimento”
Fagocitose
Vacúolo
Digestivo
Digestão
Lisossomo
englobando
organela
envelhecida
Lisossomos
São vesículas de membranas lipoprotéicas
cheias de enzimas oxidantes.
Contêm a maior parte da catalase celular,
enzima que converte o peróxido de
hidrogênio (H2O2) em água e oxigênio.
São abundantes em células hepáticas,
fibroblastos, leucócitos e células renais,
sendo responsáveis pela decomposição de
toxinas produzidas pelas células ou
ingeridas.
Enzima
Catalase
2 H2O2
2 H2O
O2
Exemplo de ação de enzimas do Peroxissomo
de 0,5 à 1,2 micrômetros
Estrutura da Célula Eucarionte:
Peroxissomos Animais
São peroxissomos encontrados em certos protistas
(Euglena, Tetrahymena) e sementes oleaginosas de
vegetais superiores.
Contêm principalmente as enzimas do ciclo do ácido
glioxílico, que participam da síntese de hidratos de
carbono a partir de triglicerídeos acumulados nas
sementes, ou então de acetato, no caso de protistas.
Os hidratos de carbono são usados como fonte de
energia pela semente durante a germinação e para as
necessidades energéticas usuais dos protistas.
Estrutura da Célula Eucarionte:
Glioxissomos
Estrutura da Célula Eucarionte:
Peroxissomos Vegetais
Os peroxissomos das folhas das
plantas participam, junto com os
cloroplastos, da fotorrespiração.
A fotorrespiração é um processo de
oxidação de compostos resultantes
da atividade fotossintética dos
cloroplastos, formando
principalmente hidratos de carbono
como produto final.
Na fotorrespiração há consumo de
oxigênio e produção de gás
carbônico.
Esses peroxissomos possuem, entre
outras enzimas, catalase, enzimas da
-oxidação dos ácidos graxos e
ácido glicólico-oxidase.
Células Eucariontes: Organelas
Fontes de energia para as atividades
celulares
Mitocôndrias liberam energia gradualmente das moléculas de ácidos graxos e glicose, provenientes dos alimentos, produzindo calor e, principalmente moléculas de ATP (adenosina-trifosfato).
a. Membranas externa e interna
b. Matriz/cristas
c. DNA e ribossomos próprios (auto-duplicação)
Membrana
Externa
MITOCÔNDRIA
Espaço
Intermembranoso
Membrana
Interna
Cristas
Matriz
Mitocôndria
www.bioaula.com.br 5 m
Cloroplastos – função: fotossíntese
1) Verde – contém o pigmento clorofila
2) estroma/granum (pilha de tilacóides)
3) DNA e ribossomos próprios (auto-duplicação)
4) Até 100 por célula
Células Eucariontes: Organelas
Fontes de energia para as atividades
celulares
Cloroplasto Estroma
Membranas Interna e Externa
Granum
Espaço intermembranoso
Cloroplastos
Tilacóide
Cloroplastos isolados de Acetabularia acetabulum
Qualquer região do citoplasma envolvida por
membrana lipoprotéica.
Tipos:
a) Vac. digestivos
Ex: fagossomo
pinossomo
vac.residual
vac.autofágico
b) Vac. Vegetais
Armazenam
substâncias e
controlam a
osmose.
c) Vac. de
Reserva nas
células animais
acumula:
- glicogênio
- gordura
d) Vac. Pulsátil
ou Contrátil
Ocorre em
protistas de
água doce e
controla a
osmose.
Células Eucariontes: Vacúolos
Células Eucariontes
Citoesqueleto
• Papel mecânico, de suporte, mantendo a forma celular e a
posição de seus componentes.
• Estabelece, modifica e mantém a forma das células.
• É responsável também pelos movimentos celulares como
contração, formação de pseudópodos e deslocamentos
intracelulares de organelas, cromossomos, vesículas e
grânulos diversos.
• Os principais elementos do citoesqueleto são: os
microtúbulos, filamentos de actina e filamentos
intermediários.
MICROFILAMENTO FILAMENTO
INTERMEDIÁRIO
MICROTÚBULO
Monômero de
Actina
Subunidade
Fibrosa
Subunidade de
Tubulina
7 nm 10 nm
25 nm
Filamentos do Citoesqueleto
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Células Eucariontes
Depósitos citoplasmáticos
• Glicogênio
• Gotículas lipídicas
• Pigmentos (ex: melanina e lipofuscina)
Glicogênio
Gotículas Lipídicas
Melanina
Lipofuscina