USF_EAD_U1_Biologia_Celular_e_Genética (1) (1)

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<p>SONIA APARECIDA SANTIAGO</p><p>BIOLOGIA CELULAR</p><p>E GENÉTICA</p><p>BIOLOGIA CELULAR E GENÉTICA</p><p>2023</p><p>Sonia Aparecida Santiago</p><p>PRESIDENTE</p><p>Frei Thiago Alexandre Hayakawa, OFM</p><p>DIRETOR GERAL</p><p>Jorge Apóstolos Siarcos</p><p>REITOR</p><p>Frei Gilberto Gonçalves Garcia, OFM</p><p>VICE-REITOR</p><p>Frei Thiago Alexandre Hayakawa, OFM</p><p>PRÓ-REITOR DE ADMINISTRAÇÃO E PLANEJAMENTO</p><p>Adriel de Moura Cabral</p><p>PRÓ-REITOR DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSÃO</p><p>Dilnei Giseli Lorenzi</p><p>COORDENADOR DO NÚCLEO DE EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA - NEAD</p><p>Franklin Portela Correia</p><p>CENTRO DE INOVAÇÃO E SOLUÇÕES EDUCACIONAIS - CISE</p><p>Franklin Portela Correia</p><p>PROJETO GRÁFICO</p><p>Centro de Inovação e Soluções Educacionais - CISE</p><p>CAPA</p><p>Centro de Inovação e Soluções Educacionais - CISE</p><p>DIAGRAMADOR</p><p>Lucas Ichimaru Testa</p><p>© 2023 Universidade São Francisco</p><p>Avenida São Francisco de Assis, 218</p><p>CEP 12916-900 – Bragança Paulista/SP</p><p>CASA NOSSA SENHORA DA PAZ – AÇÃO SOCIAL FRANCISCANA, PROVÍNCIA</p><p>FRANCISCANA DA IMACULADA CONCEIÇÃO DO BRASIL –</p><p>ORDEM DOS FRADES MENORES</p><p>SONIA APARECIDA SANTIAGO</p><p>Possui formação em Ciências Biológicas pela Pontifícia Universidade Católica de Cam-</p><p>pinas e em Pedagogia pela Universidade de Franca, com especialização lato sensu em</p><p>Gestão Ambiental e Psicopedagogia. Possui ainda mestrado e doutorado em Biologia</p><p>Celular e Estrutural pela Universidade Estadual de Campinas. Com experiência em</p><p>docência no ensino superior, bem como na área de Biologia Geral, produção de mate-</p><p>rial didático, documentação acadêmica e processos pedagógicos. Atualmente é espe-</p><p>cialista em operações acadêmicas na Cogna Educacional e docente na Universidade</p><p>Brasil. Possui como produções recentes os seguintes artigos científicos: Strategies For</p><p>Practical Classes Of The Agronomy Course Ead Modality In The Covid-19 Scenario</p><p>publicado no Journal of Agricultural Sciences Research em 2022. A Fragilidade do En-</p><p>sino da Meiose publicado na revista Ciência e Educação (UNESP), em 2020. Modelo</p><p>Tridimensional para o ensino da divisão celular publicado na revista Genética na Escola</p><p>em 2019. No âmbito de produções didáticos se destaca as produções de ebooks: Ci-</p><p>ências Moleculares e Celulares; Morfologia e Sistemática Vegetal e ainda mais de 57</p><p>produções didáticas entre roteiros de aulas práticas, materiais didáticos para ENADE e</p><p>demais produções técnicas na área de Ciências Biológicas e Ciências da Saúde. Par-</p><p>ticipou no ano de 2022 como avaliadora em bancas de comissões julgadoras da Feira</p><p>Brasileira de Ciências e Engenharia (FEBRACE).</p><p>A AUTORA</p><p>SUMÁRIO</p><p>UNIDADE 01: A ORIGEM E EVOLUÇÃO DAS CÉLULAS ....................................8</p><p>1. Fenômeno da vida ...............................................................................................8</p><p>2. Origem e evolução das células ...........................................................................9</p><p>3. Características das células procariontes e eucariontes ......................................13</p><p>4. Microscopia ........................................................................................................17</p><p>5. Conceito de moléculas importantes para o funcionamento celular .....................20</p><p>6. Biomembranas ....................................................................................................20</p><p>7. Citosol e citoesqueleto ........................................................................................35</p><p>8. Sistema de endomembranas e organelas ...........................................................39</p><p>8</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células UNIDADE 1</p><p>A ORIGEM E EVOLUÇÃO</p><p>DAS CÉLULAS</p><p>INTRODUÇÃO</p><p>Olá! Estudante.</p><p>Nessa unidade vamos explorar os conceitos envolvidos em um fenômeno, a formação</p><p>da vida no planeta Terra. Você já parou para pensar nesse assunto? É muito provável</p><p>que sim! Mas a partir de agora você compreenderá o que a ciência nos proporciona de</p><p>saberes referente a esse tema. Durante os estudos da unidade você compreenderá a</p><p>influência da tecnologia na compreensão da vida no planeta, como a descoberta da</p><p>microscopia e como esse fato influenciou os saberes.</p><p>E ainda nesta unidade serão abordados assuntos como a evolução e as características</p><p>das células, vamos compreender quais as moléculas orgânicas vitais para o funciona-</p><p>mento celular, qual a composição das células e de suas organelas e para encerrar com</p><p>chave de ouro, vamos entender como as células recebem seus metabólitos por meio de</p><p>um fantástico sistema de transporte pela membrana.</p><p>E ao final dessa unidade você será capaz de compreender a origem celular e a formação dos</p><p>organismos, bem como identificar a função das biomembranas e compreender os transportes</p><p>de substâncias pelas membranas, assim como a função celular e saber identificar a relação</p><p>com a homeostase do organismo e saber atuar com manuseio de microscópio óptico.</p><p>1. FENÔMENO DA VIDA</p><p>Quando olhamos para os seres vivos percebemos uma enorme diversidade de for-</p><p>matos, cores, tamanhos, espécies etc., e esse fato foi motivo de muitos estudos, para</p><p>compreender a origem de cada espécie. E as descobertas relevaram que quando es-</p><p>ses organismos são estudados em nível celular, ocorre uma igualdade em um plano</p><p>principal e único de formação e organização, portanto, os estudos de biologia celular e</p><p>molecular tem como premissa compreender a formação e estruturação da organização</p><p>celular. Sendo a CÉLULA item básico que dará origem aos organismos vivos, com isso</p><p>a ciência conclui que a unidade básica da vida é a célula. Um aglomerado de células</p><p>irá dar forma a um tecido, seguindo essa sequência um aglomerado de tecidos irá pos-</p><p>sibilitar a formação de um órgão, um aglomerado de órgãos formam um sistema, um</p><p>conjunto de sistema um organismo pluricelular. Vale destacar que temos organismos</p><p>formados por uma única célula formando um organismo unicelular, como as bactérias.</p><p>Existem várias hipóteses que buscam explicar a origem da vida no planeta Terra. Muitos</p><p>pesquisadores já se dedicaram a esse tema e contribuíram com suas pesquisas e experi-</p><p>mentação. Na década de 1920, Aleksandr Oparin e John Haldane descobriram evidências</p><p>9</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>de que a atmosfera e o clima da Terra primitiva eram bem diferentes. A temperatura era</p><p>extremamente alta com intensa atividade vulcânica e grande incidência de radiação ultra-</p><p>violeta. Muitos ciclos de evaporação e precipitação deram origem às poças nas depressões</p><p>de relevos, onde passou a existir um caldo denominado de “sopa cósmica” ou “sopa pri-</p><p>mordial”. Stanley Miller, juntamente com Harold Urey, demonstraram experimentalmente</p><p>que as condições que existiam na Terra primitiva permitiram a formação das moléculas</p><p>orgânicas que caracterizam os seres vivos. Em 1952 ele desenvolveu um sistema fechado</p><p>que recriava o ambiente daquela época. Vapor d’água, amônia, metano e hidrogênio, os</p><p>gases que provavelmente estavam presentes na atmosfera, eram aquecidos, resfriados</p><p>e submetidos à descarga elétrica. O líquido obtido ao final, apresentava moléculas como</p><p>aminoácidos, formaldeído e bases nitrogenadas, a partir das quais, outras moléculas mais</p><p>elaboradas poderiam se formar, como glicose, ribose, etc. Os resultados desse experimento</p><p>demonstraram que as moléculas precursoras da vida podiam se formar espontaneamente</p><p>nas condições do ambiente da época, para mais tarde ocorrer o surgimento da vida.</p><p>Com o passar do tempo, as diversas poças foram aumentando em dimensão e se unin-</p><p>do formando “oceanos primitivos” e na sopa cósmica do seu interior, essas moléculas</p><p>primitivas, como pequenas proteínas e ácidos nucléicos, atraíram moléculas de água</p><p>formando estruturas denominadas coacervados, considerados os precursores das pri-</p><p>meiras células. Muito tempo depois, quando surgiram os fosfolipídios, que são molé-</p><p>culas anfipáticas, formaram as primeiras membranas, que envolveram o conteúdo da</p><p>sopa cósmica, com proteínas, ácidos nucléicos, ribossomos, é que surgiram as primei-</p><p>ras células e, com elas, surgiu a vida no planeta Terra.</p><p>em: https://pt.khanacademy.org/science/biology/</p><p>structure-of-a-cell/tour-of-organelles/a/the-cytoskeleton. Acesso em: 20 maio 2023.</p><p>7.1. MICROFILAMENTOS OU FILAMENTOS DE ACTINA</p><p>No citoplasma da célula existe actina na sua forma globular, chamada actina G. Confor-</p><p>me a necessidade da célula, as unidades de actinas G se associam formando filamen-</p><p>tos helicoidais de actina, chamados de actina F, que são os microfilamentos.</p><p>Os filamentos de actina ficam dispersos por todo o citoplasma, formando uma trama</p><p>e até feixes como nas microvilosidades, projeções da membrana plasmática apical de</p><p>células que realizam intensa atividade de absorção. Geralmente os filamentos de actina</p><p>se concentram logo abaixo da membrana plasmática, preenchendo também as microvi-</p><p>losidades, e associados a outras proteínas, formam o citoesqueleto cortical.</p><p>Os microfilamentos ou filamentos de actina podem exercer várias funções. São respon-</p><p>sáveis pelos movimentos celulares por meio da polimerização e despolimerização dos</p><p>filamentos de actina que formam uma rede de filamentos corticais na face interna da</p><p>membrana plasmática – o citoesqueleto cortical. O citoesqueleto cortical está envolvido</p><p>em processos dinâmicos das células como adesão, interação, manutenção da forma e</p><p>formação de prolongamentos celulares.</p><p>https://pt.khanacademy.org/science/biology/structure-of-a-cell/tour-of-organelles/a/the-cytoskeleton</p><p>https://pt.khanacademy.org/science/biology/structure-of-a-cell/tour-of-organelles/a/the-cytoskeleton</p><p>38</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>A mucosa do intestino delgado é formada por vilosidades intestinais. Cada uma das</p><p>vilosidades é revestida por células chamadas enterócitos em cuja superfície apical en-</p><p>contramos as microvilosidades.</p><p>Os filamentos de actina também podem atuar como trilhos para movimento de proteí-</p><p>nas motoras, como a miosina, favorecendo o movimento de grânulos de secreção e a</p><p>formação do anel contrátil ao final da divisão celular.</p><p>Filamentos Intermediários</p><p>Os filamentos intermediários são exclusivos das células dos organismos multicelulares,</p><p>estando ausentes nos eucariontes unicelulares. Eles são predominantemente citoplas-</p><p>máticos, porém, são também encontrados na lâmina nuclear. Essa lâmina é formada</p><p>por uma trama proteica, composta principalmente por lâminas, que são filamentos in-</p><p>termediários. Ela participa da estrutura do núcleo, além de participar da ancoragem</p><p>da cromatina e da desintegração do envoltório nuclear, durante a divisão celular. Os</p><p>filamentos intermediários diferem dos outros dois componentes do citoesqueleto em</p><p>sua estrutura. Enquanto os filamentos de actina e os microtúbulos são formados de pro-</p><p>teínas globulares, a actina e a tubulina, respectivamente, que se associam para formar</p><p>filamentos, os filamentos intermediários são proteínas fibrosas que se associam para</p><p>formar estruturas altamente resistentes à tração.</p><p>Os filamentos intermediários se arranjam formando uma trama no citoplasma, apresen-</p><p>tam função mecânica, que consiste na sua função primordial, decorre de sua alta resis-</p><p>tência e estabilidade. Em outras palavras, eles resistem a grandes forças de tração sem</p><p>se romperem, não sofrem despolimerização e não se desfazem facilmente, mantendo</p><p>sua integridade. Todavia, eles são altamente dinâmicos, rearranjando-se sempre que</p><p>necessário, como acontece durante a divisão celular, por exemplo, na desorganização</p><p>e na reorganização do envoltório nuclear.</p><p>Microtúbulos</p><p>Os microtúbulos, como o próprio nome diz, são pequenos tubos, estruturas aparente-</p><p>mente ocas com parede formada de proteínas chamadas tubulinas.</p><p>Os microtúbulos são responsáveis por diversos movimentos no interior das células,</p><p>como o transporte de vesículas e organelas e, também, dos cromossomos durante a</p><p>divisão celular.</p><p>As vesículas de secreção que partem do complexo de Golgi, contendo proteínas e/ou</p><p>enzimas que deverão ser exocitadas ou enviadas para um local específico da célula,</p><p>são transportadas por proteínas motoras que se associam aos microtúbulos.</p><p>São elas a cinesina e a dineína. Essas proteínas realizam o transporte de vesículas e</p><p>organelas em sentidos opostos: a cinesina se desloca no sentido extremidade + e a</p><p>dineína no sentido extremidade – do microtúbulo. O transporte de vesículas, contendo</p><p>neurotransmissores ao longo do axônio do neurônio, é mediado por proteínas motora</p><p>associada aos microtúbulos.</p><p>39</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>SAIBA MAIS</p><p>Para compreender o funcionamento a relação dos microtúbulos com a</p><p>Cinesina, assista ao vídeo: Molecular Motor Proteins, disponível no link: https://www.youtube.</p><p>com/watch?v=y-uuk4Pr2i8. Acesso em: 20 maio 2023.</p><p>Um grupo de doenças caracterizadas por alterações nos microtúbulos são as tauopatias</p><p>como no caso da doença de Alzheimer. A Doença de Alzheimer apresenta como sinto-</p><p>mas mais comuns perda de memória recente e problemas na fala.</p><p>8. SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS E ORGANELAS</p><p>Algumas organelas possuem seu próprio sistema de membrana, com essa particulari-</p><p>dade essas organelas possuem funções vitais para a sobrevivência celular, portanto,</p><p>são estruturas internas da célula, delimitadas por membrana, circunscrevem ambientes</p><p>citoplasmáticos específicos, em que existem determinadas moléculas responsáveis por</p><p>reações químicas específicas, que caracterizam microambientes funcionais no interior</p><p>da célula. Nesses “nichos citoplasmáticos” acontecem atividades bioquímicas ou mole-</p><p>culares que permitem a síntese e a secreção de diferentes moléculas, a degradação de</p><p>outras tantas e, ainda, a conversão de um tipo em outro. Podemos dizer que essas ativi-</p><p>dades acontecem em compartimentos celulares ou que a célula é compartimentalizada.</p><p>Além disso, muitas moléculas são transportadas de um compartimento para outro por</p><p>meio de vesículas envoltas por membrana. Dessa forma, são mantidos o trabalho e a</p><p>homeostasia celular, garantindo que cada célula desempenhe a função necessária para</p><p>que cada tecido, órgão e sistema trabalhe adequadamente. Vamos falar da estrutura</p><p>e a função dessas organelas, sendo: retículos endoplasmáticos, complexo de Golgi,</p><p>mitocôndrias, lisossomos, peroxissomos e cloroplastos.</p><p>8.1. RETÍCULOS ENDOPLASMÁTICOS</p><p>O retículo endoplasmático aparece em todas as células eucariontes, embora em pro-</p><p>porções diferentes, formado por um conjunto de membranas que delimitam cavidades</p><p>com formas variadas. A posição da membrana do retículo endoplasmático é contínua à</p><p>membrana externa do envoltório nuclear, daí a proximidade que o retículo apresenta em</p><p>relação ao núcleo. A estrutura do reticulo pode apresentar regiões distintas dependendo</p><p>de sua atividade metabólica. Quando uma determinada porção do retículo tem aderido</p><p>à sua membrana ribossomos, porque naquele momento ele está realizando a síntese</p><p>de proteínas, essa região é chamada de Retículo Endoplasmático Granular ou Rugoso</p><p>(REG ou RER). Todavia, quando a porção do retículo realiza outras funções, como ve-</p><p>remos a seguir, que não a de síntese de proteínas, essa região é chamada de Retículo</p><p>Endoplasmático Agranular ou Liso (REA ou REL). Podemos observar aí a dinâmica</p><p>celular, evidenciando que a estrutura da célula varia conforme a função desempenhada.</p><p>Além de ser sede da síntese proteica, o RER também é responsável pela adição de</p><p>monossacarídeos (pequenos açúcares) a estas proteínas, formando as glicoproteínas,</p><p>componentes importantes na química celular. Células secretoras de proteínas, como as</p><p>https://www.youtube.com/watch?v=y-uuk4Pr2i8</p><p>https://www.youtube.com/watch?v=y-uuk4Pr2i8</p><p>40</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>células glandulares, o hepatócito, os neurônios, apresentam grande quantidade de RER</p><p>em seu citoplasma.</p><p>Com relação ao retículo endoplasmático liso, suas principais funções estão relaciona-</p><p>das com a síntese de lipídios, e com modificações químicas intracelulares de várias</p><p>substâncias presentes nas células ou introduzidas nos organismos. Este mecanismo</p><p>de alterações químicas é utilizado com</p><p>frequência para destoxificar substâncias tóxicas</p><p>introduzidas no organismo, como drogas e agroquímicos. Além das funções de sínte-</p><p>se e modificação de lipídios, e destoxificação, essa organela participa, junto com as</p><p>mitocôndrias, da síntese de hormônios esteroides, possui a capacidade de armazenar</p><p>íons Ca+2, sendo uma organela bastante desenvolvida em células musculares estriadas</p><p>e participa do metabolismo de carboidratos, realizando por meio de suas enzimas a</p><p>glicogenólise, degradando o glicogênio e liberando monômeros (unidades) de glicose</p><p>para serem utilizados como fonte de energia para as células, em especial os neurônios.</p><p>8.2. COMPLEXO OU APARELHO DE GOLGI OU COMPLEXO GOLGIENSE</p><p>O complexo de Golgi (CG) apresenta o aspecto de uma série de vesículas achatadas e</p><p>curvadas para dentro, chamadas de cisternas, observe na figura 26.</p><p>Figura 26. Esquema ilustrativo do Complexo de Golgi</p><p>Fonte: Alberts et al. (2017, p. 715).</p><p>O material glicoproteico sintetizado no RER é empacotado em microvesículas e leva-</p><p>do ao complexo de Golgi, chegando a essa organela pela face Cis, ocorrendo a fusão</p><p>de suas membranas, formando novas microvesículas. Por meio dessas microvesícu-</p><p>las, o material vindo do RER vai passando, sucessivamente, pelos compartimentos do</p><p>Golgi, nos quais ele vai sendo gradualmente modificado, sofrendo adição de resíduos</p><p>de carboidratos (glicosilação), fosforilação e sulfatação gerando glicoproteínas que</p><p>vão constituir, por exemplo, o produto de secreção das glândulas, as enzimas lisos-</p><p>sômicas, as glicoproteínas que farão parte da membrana plasmática, entre outras.</p><p>Quando pronta, a vesícula contendo as glicoproteínas, é formada na face Trans do</p><p>Golgi e liberada no citoplasma.</p><p>41</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>GLOSSÁRIO</p><p>CURIOSIDADE</p><p>(1) Glicosilação: ocorre quando os açúcares são inseridos em proteínas e lipídios, constituin-</p><p>do as glicoproteínas e glicolipídeos.</p><p>(2) Sulfatação: Adição de sulfato.</p><p>(3) Fosforilação: Adição de fosfato.</p><p>8.3. LISOSSOMOS</p><p>São organelas arredondadas, envoltas por membrana, com conteúdo de aspecto muito</p><p>variável. Os lisossomos contêm várias enzimas hidrolíticas, que foram sintetizadas no</p><p>RER, glicosiladas e direcionadas ao complexo de Golgi, onde receberam uma “marca”</p><p>que as direciona ao local de atuação, o lisossomo. A “marca” característica das hidrolases</p><p>lisossomais é uma fosforilação no carbono 6 de um resíduo de manose. Logo, toda prote-</p><p>ína que apresentar essa “marca”, manose-6-fosfato (M-6-P), será encaminhada, por meio</p><p>de uma vesícula, a um endossomo tardio, que se transformará em um lisossomo, capaz</p><p>de realizar a atividade de degradação de substratos, ou seja, a digestão intracelular.</p><p>As enzimas encontradas no interior dos lisossomos, as hidrolases, são responsáveis</p><p>pela quebra de ligações químicas das moléculas, realizando, assim, a digestão intrace-</p><p>lular, em pH ácido. A célula se utiliza desse processo para digerir moléculas e micror-</p><p>ganismos que entram na célula, assim como, para realizar a reciclagem de organelas</p><p>que já não funcionam como deveriam. Vale ressaltar a relação dos lisossomos com a</p><p>fagocitose e pinocitose, que esse processo resulta em endossomos tardios que se tor-</p><p>naram lisossomos.</p><p>Você sabia que existem ausadas pela disfunção de organelas citoplasmáticas, acarretando di-</p><p>versos problemas aos seus portadores? É o que acontece na doença de Tay-Sachs. O portador</p><p>da doença de Tay-Sachs apresenta uma mutação no gene HEXA, localizado no cromossomo</p><p>15. Esse gene codifica uma enzima chamada Hexosaminidase-A (Hex-A), que fica dentro do</p><p>lisossomo, organela responsável pela digestão intracelular, nesse caso, de uma substância</p><p>lipídica chamada GM2-gangliosídio. Essa molécula existe normalmente em pequenas quanti-</p><p>dades nos neurônios, porém, quando ela não é digerida pela falta de Hex-A, essa substância</p><p>acumula nas células nervosas, provocando danos nessas células e culminando na sua morte.</p><p>Peroxissomos</p><p>São organelas citoplasmáticas envoltas por membrana, que apresentam formato es-</p><p>férico ou ovoide, e que contêm enzimas responsáveis pela oxidação de ácidos graxos</p><p>e, também, responsáveis pela degradação de peróxido de hidrogênio (H2O2), por en-</p><p>zimas oxidases e catatases. O peróxido de hidrogênio é um metabólito prejudicial à</p><p>célula e, por ação dessas enzimas é convertido em oxigênio e água, minimizando seus</p><p>efeitos nocivos às células. Frente ao exposto nessa unidade, podemos concluir que os</p><p>compartimentos celulares membranosos realizam funções diferentes, mas em conjun-</p><p>42</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>to, garantem a manutenção das funções celulares, permitindo que a célula sobreviva e</p><p>possibilite a vida dos organismos.</p><p>Mitocôndrias</p><p>São organelas constituídas por duas membranas limitando um espaço interno, a matriz</p><p>mitocondrial. A membrana externa é lisa e a interna se dobra, enviando para o interior</p><p>alguns prolongamentos – as cristas mitocondriais (Figura 27).</p><p>Figura 27. Estrutura da mitocôndria</p><p>Fonte: Alberts et al. (2017, p. 757).</p><p>As mitocôndrias apresentam ribossomos e DNA próprio, o DNA mitocondrial, se du-</p><p>plicam de maneira independente das células, o que reforça a ideia a favor da teoria</p><p>endossimbiótica para a sua origem.</p><p>A principal função das mitocôndrias é a de produção de energia (E) na forma de ATP</p><p>(Adenosina-Tri-Fosfato). Vamos entender o que isso significa?!</p><p>Quando nos alimentamos, ingerimos na dieta, alimentos altamente energéticos como</p><p>pão, macarrão, batata, entre outros. Eles são ricos em polímeros chamados carboi-</p><p>dratos, compostos de pequenas unidades, os monômeros, como a glicose. No nosso</p><p>sistema digestório, esses polímeros são quebrados ou digeridos e, durante a absorção</p><p>no intestino, as moléculas de glicose resultantes desse processo, são transferidas das</p><p>células intestinais para os vasos sanguíneos, sendo distribuídas pelo corpo.</p><p>A glicose circulante entra nas células e, embora ela seja uma molécula altamente ener-</p><p>gética, as células não conseguem utilizar a energia nela contida para realizar suas fun-</p><p>ções. Então, a glicose é quebrada para entrar na mitocôndria, onde sofre uma série de</p><p>reações químicas que constituem o processo de respiração celular, sendo que, a partir</p><p>de uma molécula de glicose são formados ATPs, água e gás carbônico. Essas molécu-</p><p>las de ATP são utilizadas pela célula como energia para as suas funções. Por isso, dize-</p><p>mos que alguns eventos ou reações celulares, como o transporte ativo, gastam ATP, ou</p><p>seja, precisam gastar energia da célula para acontecer. Essa transformação em energia</p><p>ocorre em duas etapas: o ciclo do ácido cítrico ou ciclo de Krebs, que se processa na</p><p>matriz mitocondrial, e o sistema transportador de elétrons ou cadeia transportadora de</p><p>elétrons que ocorre na membrana interna da mitocôndria (Figura 28).</p><p>43</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Figura 28. Resumo da conversão de energia que acontece na mitocôndria</p><p>Fonte: Alberts et al. (2017, p. 759).</p><p>Nas células do tecido adiposo pardo ou marrom, encontrado em grande quantidade</p><p>nos animais que hibernam, como o urso polar, a cadeia transportadora de elétrons</p><p>produz energia que é convertida em calor, devido à presença de uma enzima chamada</p><p>termogenina. O sangue dos animais é aquecido, aquecendo seu corpo e provocando o</p><p>despertar do período de hibernação.</p><p>Cloroplastos</p><p>Os cloroplastos são organelas citoplasmáticas que possuem a mesma origem das mito-</p><p>côndrias e desempenham papel semelhante nas células vegetais, já que são responsá-</p><p>veis pelo processo de fotossíntese, processo pelo qual a luz (energia eletromagnética)</p><p>é absorvida por pigmentos e convertida em energia química, na forma de ligações quí-</p><p>micas dos carboidratos. A forma dessas organelas pode ser representada como lente</p><p>biconvexa, são visíveis em microscópio óptico.</p><p>Os cloroplastos são constituídos por membrana dupla, sendo que internamente tem um</p><p>sistema delimitado por membrana, contendo clorofila,</p><p>pigmento que capta a energia da</p><p>luz para a fotossíntese, cada cloroplasto contém várias moléculas circulares de DNA.</p><p>Na fase fotoquímica/luminosa (fase clara) ocorrem as reações apenas na presença</p><p>de luz e acontecem nas lamelas dos tilacoides do cloroplasto. Na fase escura temos</p><p>os processos bioquímicos da fotossíntese, que acontecem com a fixação do CO2 e</p><p>a diminuição do carbono fixado em carboidrato. O aproveitamento do carbono ocorre</p><p>mediante uma via chamada de ciclo de Calvin-Benson, em homenagem aos dois pes-</p><p>quisadores que muito contribuíram para a elucidação das várias etapas desse ciclo.</p><p>44</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>CONCLUSÃO</p><p>Nesta unidade foram apresentados os conceitos de origem da vida, formação e carac-</p><p>terísticas das células. Exploramos a formação e função das organelas, demostrando a</p><p>máquina operacional que são as células. Você pode compreender a importância dos</p><p>conceitos de biologia celular, para desempenhar um excelente trabalho na área de saú-</p><p>de, percebendo a correlação de cada organela com determinados tipos de patologias e</p><p>desequilíbrios orgânicos.</p><p>A unidade trouxe muitos assuntos que por vezes serão correlacionados com outros con-</p><p>teúdos que estudarão no decorrer do curso, sendo muito importante a plena compreen-</p><p>são dos assuntos tratados aqui, para que você seja capaz de compreender a fisiologia,</p><p>patologia, histologia, genética e tantos outros conteúdos da área de saúde.</p><p>Bons estudos!</p><p>45</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS</p><p>ALBERTS, B.; JOHNSON, A.; LEWIS, J.; MORGAN, D.; RAFF, M.; ROBERTS, K.; WALTER, P.; WILSON, J.;</p><p>HUNT, T. Biologia molecular da célula. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017.</p><p>CARVALHO, H. F.; RECCO-PIMENTEL, S. M. A célula. 4. ed. Barueri: Manole, 2019. p. 327 - 406.</p><p>JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia Celular e Molecular. 10. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koo-</p><p>gan, 2023.</p><p>A Origem e Evolução</p><p>das Células</p><p>1. FENÔMENO DA VIDA</p><p>2. ORIGEM E EVOLUÇÃO DAS CÉLULAS</p><p>3. CARACTERÍSTICAS DAS CÉLULAS PROCARIONTES E EUCARIONTES</p><p>4. MICROSCOPIA</p><p>5. CONCEITO DE MOLÉCULAS IMPORTANTES PARA O FUNCIONAMENTO CELULAR</p><p>6. BIOMEMBRANAS</p><p>7. CITOSOL E CITOESQUELETO</p><p>8. SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS E ORGANELAS</p><p>GLOSSÁRIO</p><p>(1) Coacervados: estruturas proteicas aglomeradas e envoltas por moléculas de água. Os</p><p>mares primitivos podiam ser considerados grandes “sopas nutritivas”, devido à presença des-</p><p>sas substâncias orgânicas.</p><p>(2) Anfipáticas: moléculas que possuem dimensões polares e apolares. Exemplo: Moléculas</p><p>que possuem uma região polar são hidrofílicas, isto é, com afinidade por águas, e uma região</p><p>apolar hidrofóbica, isto é, com aversão de água.</p><p>Como a menor unidade de vida. Como a unidade básica da vida. Como o menor ser</p><p>vivo da natureza. Tanto é, que todos os seres vivos são constituídos de células. Você</p><p>já parou para pensar que o seu corpo é uma comunidade? Cada célula do seu corpo</p><p>é um ser vivo que trabalha, em conjunto com os demais, para garantir o equilíbrio do</p><p>conjunto, garantindo sua saúde e bem-estar. Portanto, podemos concluir que a partir</p><p>do momento que as células se formaram começou a existir vida em nosso planeta. Es-</p><p>tima-se que esse fenômeno tenha ocorrido há aproximadamente 3,6 milhões de anos</p><p>(JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2023, p. 05).</p><p>2. ORIGEM E EVOLUÇÃO DAS CÉLULAS</p><p>A partir dos experimentos citados anteriormente e de mutas observações dos seres</p><p>vivos, foi traçada uma relação entra a descendência a partir de uma estrutura proteica</p><p>ancestral comum, os coacervado e por meio dos períodos evolutivos, essas células se</p><p>10</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>alteram e se especializaram, trazendo a grande diversidade de seres vivos, existentes</p><p>até hoje em nosso planeta.</p><p>SAIBA MAIS</p><p>O planeta Terra é envolto por uma porção de gases chamada de atmosfera vale ressaltar</p><p>que esses gases ficam presos devido a força da gravidade e do campo magnético. Para que</p><p>ocorra e seja constante a vida no planeta a atmosfera se torna algo vital, já que tem funções</p><p>como absorve a radiação ultravioleta emitida pelo Sol.</p><p>No link você encontrará um excelente artigo sobre a evolução da atmosfera terrestre. Dispo-</p><p>nível em: http://qnesc.sbq.org.br/online/cadernos/01/evolucao.pdf. Acesso em: 07 jun. 2023.</p><p>Partindo desse entendimento, os coacervados evoluíram e deram origem a primeira</p><p>célula, que possuía uma estrutura simples, como a das células procarióticas. Neste</p><p>ponto da evolução esse tipo celular era considerado heterotrófico, isto é, não produz o</p><p>seu próprio alimento e anaeróbia (não utiliza oxigênio), já que ainda não existia oxigênio</p><p>na atmosfera daquela época. Nessa condição essas células viviam em uma situação</p><p>de dependência das moléculas orgânicas, formadas pelo processo pré-biótico, para</p><p>a nutrição, fato que poderia levá-las a extinção, já que esse alimento poderia não ser</p><p>suficiente para a quantidade de células.</p><p>Portanto, as primeiras células que se formaram eram bastante simples. Possuíam um</p><p>envoltório a membrana plasmática, um conteúdo interno rico em água, açúcares, pro-</p><p>teínas e ribossomos, o citoplasma e solto ou disperso nele, o material genético. Essas</p><p>células costumam ter um envoltório extra chamado parede celular que confere rigidez e</p><p>proteção a elas, como exemplificado na figura 1.</p><p>Figura 01. Esquema de uma célula bacteriana mostrando os componentes de uma célula procarionte</p><p>cílios</p><p>ribossomo</p><p>flagelo</p><p>nucleóide (DNA)</p><p>membrana celular</p><p>cápsula</p><p>parede celular</p><p>Fonte: 123RF.</p><p>http://qnesc.sbq.org.br/online/cadernos/01/evolucao.pdf</p><p>11</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Não se tem certeza sobre a forma como essas células obtinham energia para se mante-</p><p>rem viva, se eram capazes de fabricar seu próprio alimento orgânico, ou seja, se eram</p><p>autótrofos, ou se, ao contrário, se nutriam de material orgânico já pronto, retirado do</p><p>meio onde viviam e teriam, assim, sido heterótrofos.</p><p>Neste ponto da linha evolutiva surge um acontecimento que muda toda a perspectiva da</p><p>cadeia evolutiva, surgem as células autotróficas que possibilitou a manutenção da vida</p><p>na Terra. Iniciou-se, assim, a fotossíntese. E esse fenômeno trouxe outro aspecto muito</p><p>importante as mudanças na atmosfera, pois com o aumento da concentração de oxigê-</p><p>nio (O2) liberado pela fotossíntese a atmosfera começa a mudar. Portanto, ao ocorrer a</p><p>fotossíntese e as alterações da atmosfera ocorre a possibilidade de uma evolução das</p><p>células e das formas de vida existentes hoje na Terra.</p><p>Segundo Carvalho e Recco-Pimentel (2019), a sequência na linha da evolução dos</p><p>organismos, temos o aparecimento das células eucariontes, com maior complexidade</p><p>em decorrência das células procariontes, esse fenômeno foi chamado de teoria da in-</p><p>vaginação da membrana plasmática.</p><p>Os seres unicelulares (formados por uma só célula) viviam e se deslocavam no oceano</p><p>primitivo daqueles tempos remotos e, em algum momento, um fenômeno importante</p><p>passou a ocorrer, decorrente do fato da membrana das células ser fluida e dinâmica.</p><p>Devido a movimentos constantes da membrana das células procariontes, começou a</p><p>ocorrer a internalização da mesma, ou seja, a membrana começou a invaginar, dirigin-</p><p>do-se em direção ao centro da célula. Como consequência dois fatos importantes acon-</p><p>teceram: 1: a membrana envolveu o material genético que estava disperso no citoplas-</p><p>ma, formando um envoltório nuclear que delimitou o núcleo da célula; 2: a membrana</p><p>envolveu pequeninas células procariontes que foram internalizadas e passaram a viver</p><p>dentro da célula hospedeira. Essa última passou a fornecer nutrientes para as primeiras</p><p>que passaram a produzir energia e O2, beneficiando-se mutuamente e estabelecendo</p><p>uma relação de simbiose entre elas. A partir de então, essas células, maiores que as</p><p>procariontes, passaram a ser conhecidas como eucariontes, pois apresentavam um</p><p>núcleo onde se encontrava o material genético.</p><p>As células eucarióticas são compostas por um rico sistema de endomembranas, com a</p><p>origem por meio das células procariontes, surgindo devido ao dobramento da membra-</p><p>na plasmática. Esses dobramentos possibilitou o surgimento de vários compartimentos</p><p>intracelulares, como o retículo endoplasmático, endossomos, lisossomos, complexo de</p><p>Golgi e a membrana nuclear, componente composto por membranas que envolve o</p><p>núcleo e onde se encontra o material genético da célula. Na figura 2 (A), é possível</p><p>observar a teoria da invaginação da membrana celular. A imagem demonstra como</p><p>ocorreu a formação dos compartimentos intracelulares. Figura 3 (B), demostra a origem</p><p>das organelas energéticas sendo as mitocôndrias e cloroplastos nas células eucarion-</p><p>tes, chamada de a teoria da origem das mitocôndrias e cloroplastos por endossimbiose.</p><p>Essa teoria traz o seguinte conceito as células eucariontes anaeróbias, primitivas, em</p><p>um determinado momento entenderam que ao fagocitar bactérias aeróbias, poderiam</p><p>conseguir vantagens com essa relação caracterizada como benéfica para ambas as</p><p>partes, a partir desse fato as células se tornam aeróbias. Usufruindo do benéfico as cé-</p><p>lulas procariontes, passam a receber proteção e alimentação, ficando estabelecidas no</p><p>12</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>citoplasma da célula hospedeira. Note que, por conta de sua origem, as mitocôndrias e</p><p>cloroplastos têm dupla membrana (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2023).</p><p>Figura 02. (A) Teoria endossimbiótica para a origem dos cloroplastos e mitocôndrias</p><p>Fonte: Junqueira e Carneiro (2023, p. 7).</p><p>Mediante a teoria endossimbiótica, os ancestrais de mitocôndrias e cloroplastos criaram</p><p>uma relação de simbiose, com seu hospedeiro, que com o tempo se tornou permanen-</p><p>te. Vale ressaltar que mediante essa teoria as mitocôndrias e cloroplastos teriam sua</p><p>origem de cianobactérias (CARVALHO; RECCO-PIMENTEL, 2019).</p><p>Figura 03. (B) Origem das Células Eucariontes</p><p>Fo</p><p>nt</p><p>e:</p><p>J</p><p>un</p><p>qu</p><p>ei</p><p>ra</p><p>e</p><p>C</p><p>ar</p><p>ne</p><p>iro</p><p>(2</p><p>02</p><p>3,</p><p>p</p><p>. 7</p><p>).</p><p>13</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>É importante ressaltar aqui que, devido aos acontecimentos relatados, as células euca-</p><p>riontes são compartimentalizadas, isto é, elas apresentam compartimentos onde acon-</p><p>tecem eventos específicos, e a partir desse ponto</p><p>da escala evolutiva temos um orga-</p><p>nismo mais complexo com funcionamento interno organizado.</p><p>3. CARACTERÍSTICAS DAS CÉLULAS PROCARIONTES E</p><p>EUCARIONTES</p><p>O surgimento das células eucariontes foi um marco vital na formação dos organismos como</p><p>os conhecemos hoje em dia, mas você acredita que com o surgimento das células eucarion-</p><p>tes as células procariontes foram extintas? Não foram extintas e estão entre nós, em nós e</p><p>em todos os ambientes imaginais. Para compreender como essas células se comportam e</p><p>como conseguem sobrevir, é importante compreender as características de cada tipo celular.</p><p>Vamos começar nossa discussão, organizando os organismos existentes no mundo</p><p>atual em reinos, essa divisão é didaticamente aceitável e utilizada de forma universal,</p><p>assim é possível reunir os organismos semelhantes em um reino, trazendo clareza ao</p><p>seu papel nos ecossistemas.</p><p>As células eucariontes proporcionaram a diferenciação em vários tipos de organismos,</p><p>sendo divididos em animais, plantas, protozoários e fungos, as células procariontes</p><p>compõem as bactérias e arqueas. Para agrupar esses organismos os reinos possuem</p><p>nomes sendo denominados: Reino Protista composto pelos protozoários; Reino Fungi</p><p>compostos pelos fungos; Plantae composto pelos vegetais; Animalia composto pelos</p><p>animais e Morena composto pelas bactérias e arqueas. Você deve estar se perguntan-</p><p>do a que reino pertence os vírus! A resposta é simples os vírus não possuem reúno,</p><p>pois são considerados partículas infecciosas sem a capacidade de se replicar sem um</p><p>hospedeiro. Na figura 4 é possível observar a árvore filogenética dos reinos.</p><p>Figura 04. Árvore filogenética</p><p>PROCARIOTOS EUCARIOTOS</p><p>BACTÉRIA</p><p>BACTÉRIA</p><p>MONERA</p><p>ANCESTRAL COMUM</p><p>ARQUEAS</p><p>ARQUEAS</p><p>PROTISTAS</p><p>EUCARIOTO</p><p>PLANTAS FUNGOS ANIMAIS</p><p>Fo</p><p>nt</p><p>e:</p><p>1</p><p>23</p><p>R</p><p>F.</p><p>14</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>As células, assim como todos os organismos que vivem no planeta, são considerados</p><p>seres vivos porque realizam as seguintes funções orgânicas:</p><p>` Possuem metabolismo: se alimentam, respiram, eliminam excretas etc.;</p><p>` Apresentam ciclo de vida: nascem, crescem, se desenvolvem, envelhecem e morrem;</p><p>` Reagem a estímulos do meio externo e interno;</p><p>` Se multiplicam e deixam descendentes; e</p><p>` Se adaptam ao meio onde vivem.</p><p>Desde que Robert Hooke, no século XVII observou, num microscópio rudimentar, corte</p><p>de cortiça e identificou compartimentos que ele denominou células, essas estruturas</p><p>se tornaram alvo de muitos estudos e pesquisas. Como consequência obteve-se vasto</p><p>conhecimento sobre elas. O corpo humano é composto por trilhões de células, que ul-</p><p>trapassam de duzentos tipos diferentes. Cada tipo celular tem sua especificidade estru-</p><p>tural e funcional, mas todas as células compartilham características comuns, uma vez</p><p>que se originaram da célula ancestral.</p><p>De forma geral temos as células procariontes com um arranjo simples, não apresentam núcleo</p><p>organizado, tendo o seu material genético livre ou disperso no citoplasma, no quadro 1 é pos-</p><p>sível observar as organelas das células procariontes e a função específica de cada organela.</p><p>Quadro 01. Células procariontes: organelas e suas funções</p><p>ORGANELAS FUNÇÃO</p><p>Cápsula</p><p>Está presente em muitos organismos procariotos, tem função de proteção e ainda</p><p>auxilia na associação uns aos outros e a diversas superfícies no ambiente, bem</p><p>como a prevenção da dessecação da célula. E um fator relevante em relação a</p><p>essa estrutura é o papel dela no caso de procariotos patógenos, já que pode prote-</p><p>ger o patógeno do sistema imunológico do hospedeiro.</p><p>Parede Celular</p><p>Estrutura rígida que fica logo abaixo da cápsula, tem como função proteção,</p><p>estruturação celular, evita o rompimento da célula em plasmólise e como destaque</p><p>para essa estrutura é sua composição, sendo que na maioria das bactérias contém</p><p>peptidoglicano, um polímero de açúcares associados e polipeptídeos. Fator de</p><p>extrema relevância na patogenicidade do organismo.</p><p>Membrana</p><p>Plasmática</p><p>A membrana plasmática está logo abaixo da parede celular, e desempenha muitas</p><p>funções na célula, sendo formada por uma bicamada fosfolipídica atua no transpor-</p><p>te de substância e como barreira e, portanto, também traz proteção a célula, sele-</p><p>ciona as moléculas que entram e que saem da célula, caracterizando a permeabili-</p><p>dade da célula. Nas arqueas pode se apresentar como monocamada e tem relação</p><p>direta com a capacidade de suportar altas temperaturas ambientais.</p><p>Fímbrias São saliências celulares, que atuam na adesão da célula ao um Hospedeiro ou superfí-</p><p>cie.</p><p>Pili</p><p>Essa estrutura também são extensões celulares, mas um pouco mais longas, tem</p><p>mais de uma função, podendo atuar na parte reprodutiva da célula, sendo chama-</p><p>do de pili sexual, ou ainda ajudar na locomoção.</p><p>Flagelos São extensões celulares voltadas a locomoção, com aparência de cauda, efetuam</p><p>o deslocamento das células em ambientes aquosos.</p><p>Nucleoide É a uma região no citoplasma celular onde encontra o Cromossomo.</p><p>15</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Cromossomos Material genético da célula.</p><p>Plasmídeos São partículas de material genético, extra-cromossômico, possui uma relação</p><p>direta com resistência bacteriana.</p><p>Ribossomos São organelas responsáveis pela síntese proteica.</p><p>Grânulos São responsáveis por armazenamento.</p><p>ORGANELAS FUNÇÃO</p><p>Fonte: adaptado de Junqueira e Carneiro (2023, p. 7).</p><p>Vale ressaltar que em geral as células procariontes possuem um único cromossomo</p><p>circular, mas em muitos casos ocorre a presença de plasmídeos, que são fragmentos</p><p>pequenos de DNA (ácido desoxirribonucleico) circular extra-cromossomal.</p><p>Já as células eucariontes se dividem em células vegetais e animais, possuem carac-</p><p>terísticas semelhantes, mas vários fatores que as diferem, muito em decorrência das</p><p>funções que desempenham.</p><p>De forma geral as células eucariontes são complexas, compartimentadas e com núcleo</p><p>organizado, uma analogia interessante é comparar com uma linha de produção onde</p><p>cada etapa desempenha um papel fundamental para um produto final perfeito, nas cé-</p><p>lulas eucariontes cada organela possui uma função na sistemática operacional da cé-</p><p>lula. Essas células possuem as seguintes estruturas membrana plasmática com uma</p><p>bicamada constituída de fosfolipídios e proteínas, que delimita a célula e envolve o</p><p>citoplasma, uma substância homogênea rica em água e proteínas, onde estão inseridas</p><p>as demais estruturas celulares chamada de citosol. O espaço onde é concentrado as</p><p>organelas é chamado de citoplasma onde existe um arcabouço proteico formando o</p><p>citoesqueleto, que dá forma às células e permite seus movimentos, inclusive a divisão</p><p>celular; o núcleo, localizado centralmente nas células animais e lateralmente nas célu-</p><p>las vegetais, delimitado pelo envoltório nuclear, que apresenta muitos poros, preenchido</p><p>pela matriz nuclear onde é encontrado o material genético DNA nuclear (ácido desoxir-</p><p>ribonucléico). O DNA não está sozinho, mas associado a proteínas formando a cromati-</p><p>na. É possível observar também, uma região da cromatina formando o nucléolo. Este é</p><p>constituído, basicamente, de DNAr (DNA ribossomal), RNAr (RNA ribossomal) e proteí-</p><p>nas, e participa da formação dos ribossomos. Próximo ao núcleo pode ser observado o</p><p>centrossomo, formado por uma matriz proteica e pelos centríolos, um par de estruturas</p><p>tubulares, relacionados com a formação do fuso durante a divisão celular. Devido ao</p><p>processo de compartimentalização que estudamos acima, a membrana externa do en-</p><p>voltório nuclear é contígua ao Retículo Endoplasmático Granular (REG) em cuja parede</p><p>são encontrados os ribossomos, que realizam a síntese de proteínas. As vesículas que</p><p>brotam do REG chegam ao aparelho/complexo de Golgi em cujas cisternas ocorrem</p><p>modificações dessas proteínas, para que sejam secretadas pela célula. A partir do Golgi</p><p>também saem vesículas carregando enzimas digestivas, que darão origem aos lisos-</p><p>somos. Em continuidade ao REG, pode ser observado o Retículo Endoplasmático</p><p>Liso</p><p>(REL) que desempenha diversas funções, com destaque para a existência de enzimas</p><p>que detoxificam moléculas, tornando-as solúveis. Por todo o citoplasma são encontra-</p><p>das as mitocôndrias que realizam respiração celular e produzem ATP (adenosina trifos-</p><p>fato), a molécula energética utilizada pela célula para realizar suas funções. As células</p><p>podem apresentar inúmeros vacúolos contendo água e componentes ou moléculas que</p><p>deverão ser recicladas. Na figura 5 é possível observar todas as organelas mencionas.</p><p>16</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>Figura 05. Células Eucariontes: organelas</p><p>Fonte: Alberts et al. (2017, p. 24).</p><p>Agora que você já compreendeu de forma geral quais organelas as células eucariontes</p><p>possuem, vamos detalhar as diferenças e entender quais são as organelas das células</p><p>vegetais e animais.</p><p>As células eucariontes animais se diferenciam de acordo com o função que desempe-</p><p>nham no organismos, para exemplificar pense nos hepatócitos que são células hepá-</p><p>ticas que ficam no fígado, já no cérebro temos neurônios e no tecido adiposo temos</p><p>os adipócitos, mas todas essas células possuem em comum as organelas: membrana</p><p>plasmática, citoplasma, citosol, citoesqueleto, lisossomos, mitocôndrias, retículos en-</p><p>doplasmáticos liso e rugosos, ribossomos, complexo de Golgi, peroxissomos, endosso-</p><p>mos, centríolos, núcleo, nucléolo. Mediante as diferenciações das células outras estru-</p><p>turas poderão estar presentes em maior ou menor quantidade.</p><p>As células eucariontes vegetais possuem várias organelas que também estão nas célu-</p><p>las animais e ainda apresentam grandes vacúolos e muitos cloroplastos, que possuem</p><p>no seu interior a clorofila que possibilita a realização da fotossíntese e a produção de O2,</p><p>além dessas organelas podemos destacar a parede celular formada por polissacarídeos</p><p>que desempenha uma função importante na estrutura da célula e na proteção, também</p><p>impede o rompimento da célula em plasmólise. Ainda nas células vegetais temos a</p><p>presença de plastos e glioxissomos que são especializações de peroxissomos, isto é,</p><p>uma forma de adequação dessa organela para a função na célula vegetal, onde atuará</p><p>em certas reações do processo de fotossíntese, diretamente associado à fixação do</p><p>gás carbônico. Uma das diferenças mais marcantes entre as células animais e vegetais</p><p>está na presença de plastos nas células vegetais. Essa organela também é chamada</p><p>de plastídeos, e como as mitocôndrias têm origem endossinbiótica, e, portanto, possui</p><p>material genético. Vale ressaltar que se diferenciam de acordo com o pigmento e função</p><p>17</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>que irão desempenhar, sendo: Cloroplastos, Cromoplastos e Leucoplastos. Os Vacúo-</p><p>los presentes somente nas células vegetais são estruturas compostas por membrana e</p><p>tem uma função no armazenamento de substâncias, bem como regular pH e atuar no</p><p>controle osmótico da célula. Um detalhe relevante é entender que em células vegetais</p><p>não ocorre a presença de lisossomos. Ainda destacamos que o tipo de reserva energé-</p><p>tica nas células animais é composto por glicogênio e nas células vegetais por amido. No</p><p>processo de divisão celular também observamos algumas diferenças marcantes como</p><p>exemplo a citocinese que devido a parede celular ocorre de forma diferença, sendo</p><p>centrípeta nas células animais e nas células vegetais centrifuga.</p><p>SAIBA MAIS</p><p>Para saber mais sobre a citocinese em células animais e vegetais leia o artigo: Citocine-</p><p>se, disponível no link: https://rce.casadasciencias.org/rceapp/art/2015/205/ Acesso em: 20</p><p>maio 2023.</p><p>4. MICROSCOPIA</p><p>Todos os seres vivos apresentam formas e funções muito bem adaptadas que permitem</p><p>que eles sobrevivam. Mas as células, assim como alguns organismos unicelulares -</p><p>bactérias, algumas algas e os protozoários – não podem ser observados e estudados</p><p>a olho nu, pois são seres microscópicos. De que maneira então é possível conhecer</p><p>como eles são? Sua forma, tamanho e estrutura? De que maneira trabalham? Como se</p><p>multiplicam? Muitos são os métodos que permitem o conhecimento da morfologia e da</p><p>fisiologia das células, isto é, da sua estrutura e das suas funções. Aliás, ambas estão in-</p><p>timamente relacionadas: a forma é adequada à função, e a função só acontece porque</p><p>a células apresenta determinada estrutura. Um exemplo clássico é o do eritrócito, ou</p><p>glóbulo vermelho, ou hemácia, que está presente em nossos vasos sanguíneos.</p><p>Esse glóbulo apresenta um formato bi-</p><p>côncavo que facilita sua passagem pe-</p><p>los capilares sanguíneos presentes nos</p><p>órgãos. Seu citoplasma é preenchido</p><p>por uma proteína chamada hemoglobi-</p><p>na, que confere a cor vermelha ao san-</p><p>gue, e transporta oxigênio (Figura 6).</p><p>Quando sai da medula óssea para viver</p><p>no nosso sangue, esse glóbulo extrusa</p><p>(libera) seu núcleo, de tão repleto de</p><p>hemoglobina que está seu citoplasma</p><p>e permanece na função de transportar</p><p>oxigênio no sangue por um período de</p><p>90 a 120 dias, e depois morre. Isto por-</p><p>que ele não tem mais o núcleo e nem</p><p>as organelas, ficando impossibilitado de</p><p>sintetizar moléculas e sobreviver.</p><p>Figura 06. Hemácias dentro do vaso sanguíneo</p><p>Fo</p><p>nt</p><p>e:</p><p>1</p><p>23</p><p>R</p><p>F.</p><p>https://rce.casadasciencias.org/rceapp/art/2015/205/</p><p>18</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>As células podem ser estudadas sob o ponto de vista funcional, investigando as molé-</p><p>culas que ela sintetiza, como ela se multiplica, como responde a estímulos etc. Porém,</p><p>focaremos aqui os métodos de estudo da estrutura, que se utilizam da microscopia. Por</p><p>apresentarem dimensões não observáveis ao olho humano desarmado (olho nu) (Figu-</p><p>ra 6), é necessário utilizar o microscópio para o estudo das células.</p><p>Figura 07. Diagrama contendo as dimensões de algumas células e partícu-</p><p>las e a forma como podem ser observadas</p><p>Legenda: mm=milímetro; μm=micrômetro; nm=nanômetro.</p><p>Fonte: adaptada de Junqueira e Carneiro (2023, p. 46).</p><p>O microscópio é capaz de produzir imagens aumentadas das células, ou de um outro</p><p>material, o que permite visualizar detalhes e entender as estruturas. Graças a isso, por</p><p>Figura 08. Diagrama mostrando o trajeto</p><p>da luz para a formação da imagem ao</p><p>microscópio</p><p>exemplo, um patologista pode analisar micros-</p><p>copicamente um fragmento de órgão biopsiado</p><p>de um paciente com suspeita de câncer e emitir</p><p>um laudo com suas conclusões sobre a morfolo-</p><p>gia encontrada que, juntamente com os achados</p><p>clínicos e demais exames, poderá oferecer um</p><p>diagnóstico preciso sobre a condição do pacien-</p><p>te, o que vai orientar o tratamento e o prognós-</p><p>tico do caso.</p><p>A Microscopia de luz/Microscópio Óptico Com-</p><p>posto (MOC), é mais utilizada, tanto em estudos</p><p>como em laboratório de análises. Nesse tipo de</p><p>microscópio, o material a ser estudado recebe</p><p>um feixe de luz, emitido por uma fonte lumino-</p><p>sa. Esse feixe incide no material, que absorve</p><p>parte dos raios luminosos, mas também provoca</p><p>a refração de outra parte deles, formando uma</p><p>imagem do mesmo, que chega ao olho do obser-</p><p>vador, e é enviada para o cérebro, onde será in-</p><p>terpretada. Para que todo esse fenômeno acon-</p><p>teça se faz necessário o uso de algumas lentes</p><p>convergentes (Figura 8).</p><p>Fo</p><p>nt</p><p>e:</p><p>a</p><p>da</p><p>pt</p><p>ad</p><p>a</p><p>de</p><p>A</p><p>lb</p><p>er</p><p>ts</p><p>e</p><p>t a</p><p>l.</p><p>(2</p><p>01</p><p>7,</p><p>p</p><p>. 5</p><p>31</p><p>).</p><p>19</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>A luz é incidida na amostra (objeto) pela lente do condensador (lente condensadora).</p><p>Uma combinação de lentes objetiva e oculares é arranjada para focar, no olho, uma</p><p>imagem aumentada da amostra iluminada.</p><p>Assim sendo, a luz emitida pela fonte de luz passa pela lente condensadora, que con-</p><p>centra os raios de luz sobre o objeto, passando pela lente objetiva e formando uma</p><p>imagem real e invertida, que chega à lente ocular onde é produzida a imagem virtual e</p><p>direita. Em relação ao objeto, a imagem formada será invertida. As lentes, a fonte de luz</p><p>e estruturas que alteram o caminho da luz são considerados componentes ópticos do</p><p>microscópio (fonte luz=>lente condensadora=>lente objetiva=>lente ocular)</p><p>enquanto</p><p>as demais partes são os componentes mecânicos (Figura 9).</p><p>Figura 09. Imagem de um microscópio óptico composto mostrando seus compo-</p><p>nentes mecânicos e ópticos</p><p>1. Base</p><p>2 Braço</p><p>3. Interruptor da fonte luminosa</p><p>4. Botão de ajuste de intensidade de luz</p><p>5. Fonte luminosa</p><p>6. Lente condensadora / condensador</p><p>7. Parafuso de ajuste de altura do condensador</p><p>8. Diafragma do condensador</p><p>9. Mesa ou platina</p><p>10. Presilha metálica</p><p>11. Charriot</p><p>12. Lente objetiva</p><p>13. Revolver ou carrossel</p><p>14. Parafuso do foco – macrométrico</p><p>15. Parafuso do foco – micrométrico</p><p>16. Tubo ou canhão</p><p>17. Lente ocular.</p><p>Fonte: Junqueira e Carneiro (2023, p. 46).</p><p>SAIBA MAIS</p><p>Para Saber mais sobre o manuseio de um microscópio óptico,</p><p>Acesse o link: https://www.youtube.com/watch?v=rBFQ9lqPryo. Acesso em: 12 maio 2023.</p><p>Existem outros tipos de microscopia, como a microscopia eletrônica de transmissão,</p><p>muito utilizada em pesquisas científicas. Para a formação da imagem, ao invés de um</p><p>feixe de luz é utilizado um feixe de elétrons. As lentes são eletromagnéticas. Dependen-</p><p>do do tipo de material sobre o qual os elétrons incidem, a imagem pode parecer clara</p><p>(eletrolúcida) ou escura (eletrodensa). Os microscópios são muito grandes e o custo,</p><p>tanto do equipamento como da preparação das amostras a serem estudadas, é muito</p><p>alto, o que justifica sua aplicação em pesquisas científicas e não em práticas rotineiras.</p><p>20</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>5. CONCEITO DE MOLÉCULAS IMPORTANTES PARA O</p><p>FUNCIONAMENTO CELULAR</p><p>Depois de compreender como ocorre os estudos com as células, é importante ter cla-</p><p>reza em relação a composição das células. Saiba que todos os seres vivos, são cons-</p><p>tituídos de moléculas orgânicas, formadas por seis elementos químicos: C (carbono),</p><p>H (hidrogênio), O (oxigênio), N (nitrogênio), P (fósforo) e S (enxofre). A combinação e</p><p>o arranjo dos átomos desses elementos originam quatro grupos básicos de moléculas,</p><p>presente em todos os seres vivos: proteínas, carboidratos, ácidos nucléicos e lipídios.</p><p>Juntamente com os compostos inorgânicos, como a água e os sais minerais, essas</p><p>quatro moléculas constituem a bioquímica da vida.</p><p>As proteínas são polímeros formadas a partir da união de monômeros denominados</p><p>aminoácidos. Os aminoácidos se ligam por ligações peptídicas e formam as proteínas.</p><p>Elas podem ter função estrutural, podem ser enzimas, hormônios, receptores de si-</p><p>nais, etc. São exemplos de proteína a queratina, serotonina, actina, miosina, pepsina,</p><p>amilase salivar, dentre outras. Os carboidratos ou hidratos de carbono, como já está</p><p>expresso no nome, são moléculas ricas em C e H que servem de reserva energética</p><p>para os organismos. A glicose é o menor dos carboidratos e o glicogênio e o amido, ao</p><p>contrário, são carboidratos de cadeias longas. Eles são utilizados pelas células na pro-</p><p>dução de ATP, que é uma molécula energética que fornece energia para que as reações</p><p>químicas ocorram. O processo de conversão da glicose em ATP, que ocorre no interior</p><p>da mitocôndria, na presença de O2, é chamado respiração celular.</p><p>Os ácidos nucléicos são polímeros formados de nucleotídeos. Eles contêm a informação</p><p>genética que determina as caraterísticas dos organismos. Foram inicialmente identificados</p><p>no interior do núcleo das células e por isso receberam esse nome. Mas os estudos sobre as</p><p>células revelaram que eles estão presentes também no citoplasma e dentro de organelas</p><p>como a mitocôndria e o cloroplasto. É a partir da informação que eles possuem, um tipo de</p><p>código baseado nos quatro nucleotídeos, que são formadas as proteínas.</p><p>Os lipídios são formados de outras duas moléculas, o ácido graxo e o glicerol. Eles ocu-</p><p>pam o interior das células do tecido adiposo, chamadas adipócitos, constituindo reserva</p><p>energética além de produzirem calor. Fazem também parte das biomembranas e da com-</p><p>posição de hormônios, como os esteroides (estrógeno, progesterona e testosterona).</p><p>6. BIOMEMBRANAS</p><p>As células em sua complexidade possuem uma estrutura composta por membranas e os</p><p>estudos da composição e função dessas estruturas são relevantes para compreender al-</p><p>guns processos celulares, como a permeabilidade da membrada que leva ao transporte pela</p><p>membrana. Portanto, falaremos da origem das membranas celulares e suas peculiaridades.</p><p>O significa da palavra biomembrana, está relacionada a origem das membranas celulares.</p><p>Assim as biomembranas são caracterizadas por possuir uma espessura entre 6 a 10 nm visu-</p><p>alizadas apenas por microscopia eletrônica, sendo formadas em geral por lipídios e proteínas.</p><p>Segundo Carvalho e Recco-Pimentel (2019), as biomembranas limitam os domínios ce-</p><p>lulares, isto é, separam o conteúdo interno da célula da matriz extracelular, atuam tam-</p><p>21</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>bém na formação de compartimentos celulares, ao envolverem as organelas membra-</p><p>nosas e são itens vitais para vida celular ao agirem como barreiras de permeabilidade</p><p>seletiva que regulam a passagem de substâncias da célula para o meio externo/interno</p><p>ou entre as organelas membranosas e o citoplasma. A formação de vesículas mem-</p><p>branosas proporciona o transporte e/ou armazenamento de substâncias e ainda fazem</p><p>ligação/comunicação mediante a parte extracelular com outras células ou substâncias.</p><p>A membrana celular mais famosa é a membrana plasmática. Mas temos membranas</p><p>nas seguintes organelas: retículo endoplasmático, o complexo de Golgi, os lisossomos,</p><p>os peroxissomos, entre outras, formando o chamado sistema de endomembranas. Vale</p><p>destacar que a constituição geral das membradas são idênticas, sendo uma bicamada</p><p>composta de lipídios e proteínas, ambos adornados com carboidratos, mantidos juntos</p><p>principalmente por interações hidrofóbicas, promovendo a formação de compartimentos</p><p>com diferentes composições e funções nas células.</p><p>Os estudos sobre a membrana plasmática possibilitaram o surgimento de vários mode-</p><p>los que supostamente trariam clareza a formação estrutural da membrana, na linha do</p><p>tempo expressa na figura 10 o é possível observar essa construção.</p><p>Figura 10. Linha do tempo dos modelos de membrana</p><p>Fonte: Carvalho e Recco-Pimentel (2019, p. 99).</p><p>22</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>Atualmente o modelo aceito é de Singer e Nicolson, representado na figura 11.</p><p>Figura 11. Modelo de Singer e Nicolson (1972) proposto para as biomembranas</p><p>Fonte: adaptada de 123RF.</p><p>6.1. OS LIPÍDIOS DA MEMBRANA</p><p>Os lipídios são moléculas formadas pela ligação de entre moléculas de: um ácido gra-</p><p>xo, um glicerol e um fosfolipídio. A grande maioria dos lipídios das biomembranas per-</p><p>tencem a uma classe de lipídios, os fosfolipídios, embora também sejam encontrados</p><p>alguns de outras classes o colesterol.</p><p>Os fosfolipídios são moléculas anfipáticas, ou seja, apresentam uma região polar ou</p><p>hidrofílica (que tem afinidade pela água), onde se liga uma molécula de fosfato, e outra</p><p>região apolar ou hidrofóbica (que repele a água). O glicerol constitui a região da ca-</p><p>beça do fosfolipídio, que é polar, e as caudas são compostas por ácidos graxos e são</p><p>apolares, isto é, com ligações duplas. E isso traz para membrana uma menos fluidez.</p><p>Quando colocados na presença de água, em soluções aquosas, os fosfolipídios se</p><p>agregam de forma que, as cabeças polares ficam voltadas para a água enquanto as</p><p>caudas apolares ficam voltadas para si, compondo uma região hidrofóbica, formando</p><p>bicamadas. Essas duas camadas que formam as biomembranas podem também ser</p><p>chamadas de folhetos. O folheto interno fica em contato com o citoplasma ou meio</p><p>intracelular, enquanto, que o folheto externo fica em contato com o meio extracelular,</p><p>ou seja, com o que está fora da célula. Juntamente com as proteínas e os carboidratos,</p><p>essas bicamadas constituem as biomembranas. Lipídios e proteínas representam em</p><p>torno de 50% da composição das biomembranas. Porém, dependendo do tipo celular</p><p>ou da local onde a membrana se encontra, como a membrana interna das mitocôndrias</p><p>por exemplo, essa quantidade</p><p>pode variar, sendo 25% de lipídios e 75% de proteínas.</p><p>Vale ressaltar que o grupo de lipídeos das membranas celulares são de fosfolipídeos. E</p><p>a formação dos fosfolipídeos é constituída por uma união de agrupamentos de molecu-</p><p>lares menores, sendo três: um álcool, na maioria das vezes o glicerol, duas moléculas</p><p>de ácidos graxos e um grupamento fosfato, que pode apresentar uma segunda molécu-</p><p>la de álcool. Os lipídios que mais aparecem nas membranas celulares, são: fosfolipídios</p><p>23</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>(tais como fosfatidiltreonina, fosfatidilcolina, fosfatidilserina, esfingolipídios), os glicolipí-</p><p>dios, os esteróides e o colesterol. Na bicamada lipídica, o limite polar está em contato</p><p>com a água, e as caudas, no caso o limite apolar, está na parte interna das camadas.</p><p>A formação estrutural desses elementos permanece na bicamada da membrana por</p><p>meio de ligações não covalentes, como a evidenciada pela força de van der Waals e a</p><p>relação hidrofóbica. Na figura 12 é possível observar os lipídeos da membrana.</p><p>Figura 12. Lipídeos da membrana</p><p>Legenda: posicionamento assimétrica de fosfolipídios e glicolipídios na bicamada de lipídios da membrana</p><p>celular. São evidencias cinco variações de moléculas de fosfolipídios (marcadas com letras vermelhas) são</p><p>evidenciadas com variação de cores. Os glicolipídios estão evidenciados com os grupamentos da cabeça como</p><p>hexágonos azuis para mostrar açúcares. Em geral as moléculas de glicolipídios estão na monocamada externa</p><p>da membrana celular, mas o colesterol é evidenciado praticamente de forma igual nas duas monocamadas.</p><p>Fonte: Alberts et al. (2017, p. 376).</p><p>É preciso ressaltar que a composição lipídica dos dois folhetos ou camadas das biomem-</p><p>branas não são iguais. A bicamada lipídica é assimétrica, isto é, os tipos de fosfolipídios</p><p>em um folheto da membrana são diferentes do outro. No folheto externo encontramos</p><p>fosfatidilcolina e esfingomielina. Já no folheto interno, encontramos fosfatidilserina, fos-</p><p>fatidilinositol e fosfatidiletanolamina. Fato interessante é que a fosfatidilserina é carrega-</p><p>da negativamente, conferindo carga elétrica negativa ao folheto interno da membrana.</p><p>O nome dos fosfolipídios é definido mediante o radical inserido na cabeça polar. Na</p><p>figura 13 é possível observar a estrutura dos lipídeos da membrana.</p><p>24</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>Figura 13. Estrutura dos lipídeos das membranas</p><p>Fo</p><p>nt</p><p>e:</p><p>C</p><p>ar</p><p>va</p><p>lh</p><p>o</p><p>e</p><p>R</p><p>ec</p><p>co</p><p>-P</p><p>im</p><p>en</p><p>te</p><p>l (</p><p>20</p><p>19</p><p>, p</p><p>. 1</p><p>02</p><p>).</p><p>Além de conferir a estrutura das biomembranas, os lipídios realizam outras funções como,</p><p>por exemplo, facilitar o transporte de moléculas apolares e pequenas, lipossolúveis e impe-</p><p>dir o transporte de moléculas grande e/ou com carga elétrica como veremos mais adiante.</p><p>As diferenças na quantidade de insaturações dos ácidos graxos tem relevância, já que</p><p>possuem intervenção na proximidade e movimento dos fosfolipídios, e assim, a fluidez das</p><p>membranas, influenciando também na espessura da bicamada lipídica. Membranas com</p><p>maior conteúdo de ácidos graxos insaturados tem uma tendencia a ser mais finas que</p><p>membranas mais saturadas. Observe na figura 14 o nível satural dos lipídios.</p><p>Figura 14. Nível satural dos lipídios</p><p>Fo</p><p>nt</p><p>e:</p><p>C</p><p>ar</p><p>va</p><p>lh</p><p>o</p><p>e</p><p>R</p><p>ec</p><p>co</p><p>-P</p><p>im</p><p>en</p><p>te</p><p>l (</p><p>20</p><p>19</p><p>, p</p><p>. 1</p><p>02</p><p>).</p><p>25</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>A compreensão da estrutura dos ácidos graxos é relevante para deixar claro os parâme-</p><p>tros de insaturação e saturação da bicamada da membrana. A composição dos ácidos</p><p>graxos e feita a partir de ácidos carboxílicos com grandes cadeias hidrocarbônicas, que</p><p>podem se apresentar com uma divisão em saturadas e insaturadas. Os ácidos graxos</p><p>saturados apresentam somente ligações simples, mas os insaturados trazem uma ou</p><p>mais ligações duplas. Os ácidos graxos com ligações saturadas atenuam a fluidez da</p><p>membrana e com ligações insaturadas elevam a fluidez.</p><p>Observe na figura 15 essa relação de saturação e insaturação.</p><p>Figura 15. O teor de saturação/insaturação influência na espessura da bicamada</p><p>Fonte: Carvalho e Recco-Pimentel (2019, p. 102).</p><p>Outros elementos de importante na constituição das membranas celulares é o</p><p>colesterol caracterizado por ser uma molécula lipídica que eleva as características</p><p>da bicamada lipídica e, por causa de sua composição constituída de rígidos anéis de</p><p>esteróides, atenua o movimento e torna a bicamada lipídica menos fluida. O coleste-</p><p>rol, só é encontrado nas células animais. Sendo necessário para formação de alguns</p><p>hormônios e os ácidos biliares. Caso fique em grandes quantidades, poderá ser um</p><p>fator para que ocorra distúrbios de saúde como problemas cardíacos.</p><p>6.2. AS PROTEÍNAS DA MEMBRANA</p><p>As proteínas da membrana são relevantes e desempenham várias funções, estão</p><p>presentes em todos os tipos celulares, sendo relevantes na formação estrutural e nas</p><p>funções das células. As diferentes proteínas estão unidades às membranas de várias</p><p>formas, como ilustrado na Figura 15. Vale ressaltar que as proteínas aparecem uni-</p><p>das à bicamada lipídica de duas formas: como proteínas integrais e como proteínas</p><p>periféricas. As proteínas periféricas estão ligadas às regiões polares, já as proteínas</p><p>integrais, tanto as transmembranas como as não transmembrana, estão localizadas</p><p>entre os lipídios.</p><p>A porcentagem de proteínas nas membranas é aproximadamente de 60% e de lipí-</p><p>deos de 40%, e quando olhamos para as mitocôndrias e cloroplastos que realizam a</p><p>produção de ATP, essa porcentagem se altera e chega até 75% de proteínas contra</p><p>25% de lipídeos.</p><p>26</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>Figura 16. Tipos de proteínas associadas a Membrana Plasmática</p><p>Legenda: formas de associação de proteínas da membrana plasmática a bicamada lipídica. (A) Proteínas</p><p>transmembrana que ultrapassam pela bicamada lipídica. (B) proteínas associadas à bicamada devido a liga-</p><p>ção covalente de a uma molécula lipídica (linhas em ziguezague). (C) Proteínas associadas à membrana por</p><p>ligações não, não covalentes, portanto, fracas.</p><p>Fonte: Alberts et al. (2017, p. 375).</p><p>As proteínas intrínsecas ou transmembranas: são proteínas que atravessam a bicamada</p><p>lipídica porque apresentam regiões hidrofóbicas e hidrofílicas, de forma que, parte da</p><p>proteína passa pelo ambiente hidrofóbico da membrana (bicamada) e parte dela fica</p><p>exposta ao ambiente aquoso, voltado para o meio extra ou intracelular. Encontram-se</p><p>fortemente associadas à bicamada lipídica.</p><p>As proteínas extrínsecas ou periféricas são proteínas que se ligam fracamente à</p><p>membrana porque se ligam indiretamente a ela, por meio de outras proteínas. Podem</p><p>estar voltadas para meio intra ou extracelular.</p><p>As proteínas semi-inseridas na membrana: proteínas se ancoram apenas a um folheto</p><p>da bicamada lipídica, geralmente o interno.</p><p>As proteínas ancoradas à membrana são as proteínas que, por meio de ligações</p><p>específicas, se ligam aos lipídios da bicamada, sem se inserir nela, mas permanecendo</p><p>ligadas ou ancoradas a ela.</p><p>As proteínas estão envolvidas no transporte de várias moléculas e íons, interação com</p><p>hormônios, transdução de sinais, reconhecimento celular e molecular além de atuarem</p><p>como enzimas em algumas situações.</p><p>6.3. OS CARBOIDRATOS DA MEMBRANA</p><p>Alguns carboidratos como a glicose, galactose, manose e fucose, entre outros, encon-</p><p>tram-se frequentemente associados aos lipídios e/ou às proteínas da membrana, for-</p><p>mando os glicolipídios e/ou glicoproteínas. Essa cobertura externa rica em carboidratos</p><p>é conhecida como glicocálice. Os carboidratos aí presentes como o ácido siálico, apre-</p><p>27</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>sentam carga negativa, sendo responsável pela carga elétrica negativa da superfície</p><p>das células. Esse glicocálice é importante no reconhecimento celular, pois cada tipo</p><p>celular dos indivíduos apresenta seu glicocálice específico. As células se reconhecem</p><p>como iguais também pela</p><p>composição do glicocálice, como acontece para os grupos</p><p>sanguíneos do sistema ABO.</p><p>Na membrana plasmática os carboidratos geralmente se ligam aos componentes do</p><p>folheto externo, voltado ao meio extracelular. Porém, nas membranas que envolvem</p><p>organelas como por exemplo, os lisossomos os carboidratos se associam no folheto</p><p>voltado para o interior do mesmo, ou seja, para o lúmen. Na figura 17 é possível obser-</p><p>var os carboidratos da membrana.</p><p>Figura 17. Carboidratos da membrana</p><p>Fonte: Alberts et al. (2017, p. 367).</p><p>6.4. AS PROPRIEDADES DAS MEMBRANAS</p><p>As funções desempenhadas pelas membranas acontecem em decorrência das suas</p><p>propriedades. Entre elas podemos destacar a fluidez e a permeabilidade, que serão</p><p>entendidas nos tópicos que se seguem.</p><p>Fluidez</p><p>O modelo da membrana apresentado por Singer e Nicolson em 1972 é o modelo do</p><p>mosaico fluido. Mosaico porque as biomembranas são compostas por uma composição</p><p>de fosfolipídios e proteínas e, fluido, porque esse arranjo apresenta fluidez.</p><p>Essa fluidez ocorre devido aos movimentos que os fosfolipídios realizam numa mesma</p><p>camada ou entre as duas camadas. Eles são capazes de realizar os seguintes movimentos:</p><p>` Movimentação lateral em que um troca de lugar com o que está a seu lado;</p><p>` Movimentação rotacional em que um fosfolipídio gira em torno de si mesmo;</p><p>` Flexão em que o lipídeo flexiona em relação ao seu próprio eixo e;</p><p>28</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>` Difusão transversal ou flip-flop em que um lipídio de um folheto troca de lugar</p><p>com um outro, do outro folheto da bicamada lipídica.</p><p>Devido à fluidez é possível que as proteínas se difundam pela bicamada lipídica, que</p><p>elas possam interagir entre si, que as membranas se fundam ou se separem quando</p><p>necessário, que as moléculas que compõem a membrana possam ser igualmente dis-</p><p>tribuídas entre as células-filhas ao final da divisão celular e, também, que a difusão e o</p><p>transporte através da membrana sejam favorecidos.</p><p>Um fator que influencia a fluidez da membrana de forma significativa é a temperatura,</p><p>em organismos como bactérias e leveduras, que se adaptam a alterações na tempera-</p><p>tura, modificando a composição fosfolipídica de suas membranas para manutenção da</p><p>fluidez. Vale ressaltar que em temperaturas mais baixas, ocorre o aumento de fosfolipí-</p><p>dios com cadeias mais curtas e mais insaturadas, elevando a fluidez da membrana, já</p><p>em condições de temperaturas mais altas, se sobressaem os fosfolipídios com cadeias</p><p>mais longas e com poucas ligações duplas, diminuindo sua fluidez.</p><p>Permeabilidade</p><p>As biomembranas desempenham importante papel de barreira seletiva permitindo</p><p>a passagem de algumas moléculas e impedindo a de outras o que mantém dife-</p><p>rentes concentrações de soluto dentro e fora da célula, ou seja, no citoplasma e</p><p>no meio extracelular.</p><p>O que então determina a forma como as moléculas são transportadas através da mem-</p><p>brana? A natureza das moléculas:</p><p>` A solubilidade do soluto: solúveis, pouco solúveis ou insolúveis.</p><p>` O tamanho do soluto: moléculas de alta ou baixa massa molecular.</p><p>` A polaridade do soluto: moléculas polares e moléculas apolares grandes e pe-</p><p>quenas.</p><p>` A carga elétrica do soluto: moléculas carregadas eletricamente ou não.</p><p>` O gradiente de concentração: quando a concentração de um soluto deve ser</p><p>diferente.</p><p>6.5. DOMÍNIOS DA MEMBRANA</p><p>As habilidades dos componentes da membrana plasmática, se ampliando quando fa-</p><p>lamos de domínios de membrana, mas o que realmente significa domínios de mem-</p><p>brana? Cada célula dos organismos desempenham uma função e de acordo com essa</p><p>função, são capazes de segregar determinados tipos de lipídios e proteínas em regiões</p><p>específicas nas bicamadas e essas regiões são denominadas domínios de membranas.</p><p>O afastamento de lipídeos e proteínas na região de domínio da membrana pode ser</p><p>feita por meio de barreiras físicas, como alguns tipos de junções celulares chamadas de</p><p>junções de oclusão, as quais impedem a difusão lateral dos lipídios ou proteínas pelo</p><p>plano da membrana (CARVALHO; RECCO-PIMENTEL, 2019).</p><p>29</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Algumas proteínas criam interações com componentes exteriores da célula, como na</p><p>matriz extracelular, ou do meio citoplasmático, como o citoesqueleto. Mas, algumas</p><p>células têm a capacidade de permitir o surgimento de domínios de membrana sem</p><p>a necessidade de junções ou outros tipos de obstruções físicas, um exemplo são os</p><p>espermatozoides de mamíferos que tem a capacidade de separar na superfície celular</p><p>antígenos diferentes ao longo da membrana que recobre a cabeça e a cauda (CARVA-</p><p>LHO; RECCO-PIMENTEL, 2019).</p><p>6.6. ESPECIALIZAÇÕES DE MEMBRANA</p><p>Os organismos multicelulares apresentam membranas celulares que podem sofrer mo-</p><p>dificações em decorrência de funções especificas das células. Assim, as membranas</p><p>celulares apresentam diversos tipos de especializações e de acordo com a sua locali-</p><p>zação na célula.</p><p>Várias são as especializações de membrana e as junções intercelulares fazem parte</p><p>desse aspecto, sendo caracterizadas como a interconexão entre célula a célula, para</p><p>as junções intercelulares temos quatro tipos característicos: junção de oclusão, junção</p><p>aderente, desmossomo e junção comunicante. Vale destacar que as especializações</p><p>desse tipo para célula-matriz, são classificadas como em dois aspectos: a junção</p><p>de adesão focal e o hemidesmossomo. Cada tipo de junção pode ser encontrado em</p><p>algum momento da vida da célula, mas não necessariamente todos juntos, um exemplo</p><p>são as células do sangue que não possuem essas estruturas, já nas células de epitélios</p><p>de revestimento, as junções aparecem bem desenvolvidas. Observe na figura 18.</p><p>Figura 18. Junções Celulares</p><p>Fo</p><p>nt</p><p>e:</p><p>C</p><p>ar</p><p>va</p><p>lh</p><p>o</p><p>e</p><p>R</p><p>ec</p><p>co</p><p>-P</p><p>im</p><p>en</p><p>te</p><p>l (</p><p>20</p><p>19</p><p>, p</p><p>. 1</p><p>46</p><p>).</p><p>30</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>Caso ocorra erros nos processos de junções celulares são desenvolvidas patologias,</p><p>no quadro 2 estão descritas as deficiências em junções e a patologia relacionada, vale</p><p>ressaltar que os erros nas junções em geral são genéticos.</p><p>Quadro 02. Doenças hereditárias humanas associadas com mutações em genes que</p><p>codificam proteínas das junções celulares</p><p>DOENÇA HEREDITÁRIA ÓRGÃO AFETADO (TECIDO OU CÉLULA)</p><p>Catarata congênita nuclear Cristalino (células da lente)</p><p>Queratodermia palmo-plantar estriada Pele (epiderme)</p><p>Surdez congênita não sindrômica Ouvido interno (células sensoriais da cóclea)</p><p>Fonte: Carvalho e Recco-Pimentel (2019, p. 146).</p><p>Portanto, a união entre as células e entre a células e a matriz extracelular (MEC) é feita</p><p>por meio das junções, formadas principalmente pelas proteínas da membrana plasmá-</p><p>tica das células, que garantem a elas adesão, comunicação, barreira, dentre outras</p><p>funções. Essas junções podem ser intercelulares, ou seja, entre células, também cha-</p><p>madas célula-célula, e podem ser entre a célula e a MEC, chamadas célula-matriz, no</p><p>quadro 3 é possível observar as junções celulares e suas funções.</p><p>Quadro 03. Junções celulares</p><p>JUNÇÕES CELULARES FUNÇÃO</p><p>Junções de oclusão</p><p>Elas se caracterizam pela fusão das membranas das células adja-</p><p>centes estabelecendo vedação nessa região, para que partículas e</p><p>moléculas não passem pelo espaço intercelular.</p><p>Junções de adesão</p><p>Função primordial da junção de adesão, como o próprio nome diz, é</p><p>manter a adesão entre células adjacentes dos epitélios, como se elas</p><p>estivessem costuradas para não se soltar.</p><p>Desmossomos A função primária dos desmossomos é promover a adesão intercelular.</p><p>Junções comunicantes</p><p>As junções comunicantes, como o próprio nome diz, fazem a comuni-</p><p>cação do citoplasma de células adjacentes. Isso é extremamente im-</p><p>portante para garantir: 1- a sincronização celular; 2- a diferenciação e</p><p>a proliferação celular; 3- coordenação metabólica de tecidos e órgãos</p><p>e 4- manutenção da homeostase celular e sistêmica.</p><p>Junções célula-matriz</p><p>São dois os tipos de junções célula-matriz extracelular: as junções</p><p>de adesão focal e os hemidesmossomos.</p><p>Elas garantem a adesão e</p><p>interação das células com o ambiente onde ela se encontra – a matriz</p><p>extracelular (MEC), que é rica em proteínas e proteoglicanos.</p><p>Fonte: Carvalho e Recco-Pimentel (2019, p. 147).</p><p>As membranas celulares possuem mais algumas especializações que são importantes</p><p>para as funções de algumas células:</p><p>01. Microvilos ou microvilosidades: são projeções ultramicroscópicas da membrana</p><p>plasmática, em forma de dedos de luva. Podemos citar os microvilos, presentes nas</p><p>células do epitélio do intestino delgado, que têm como função aumentar a área da</p><p>membrana para facilitar o transporte dos nutrientes da cavidade ou aumentar a luz</p><p>intestinal para o interior das células.</p><p>31</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>02. Glicocálice/glicocálix: é um envoltório externo à membrana que está presente</p><p>nas células animais e em alguns protozoários. Ocorre em epitélios e em outras</p><p>células como de tecido nervoso, neste caso, o glicocálice tem a função de ajudar</p><p>na adesão das células, promovendo um cimento flexível. O glicocálice também apa-</p><p>rece no revestimento de microvilos das células absorventes do intestino e contém</p><p>enzimas que promovem a etapa final da digestão de glicídios e proteínas, e também</p><p>facilita a absorção de alimentos.</p><p>03. Cílios e flagelos: são estruturas microtubulares que se projetam para o meio ex-</p><p>tracelular, provenientes de alongamento de nove microtúbulos dos centríolos. Os cí-</p><p>lios são curtos e numerosos, enquanto os flagelos são longos e em pequeno núme-</p><p>ro, os dois possuem função de locomoção e participação nos movimentos celulares.</p><p>04. Estereocílios: são expansões longas e filiformes da superfície de algumas</p><p>células epiteliais, tem função relacionada ao aumentam da superfície de contato</p><p>das células, facilitando o transporte de água e outras moléculas.</p><p>Sistema De Transporte</p><p>Para entender como ocorre o transporte de moléculas através da membrana é impor-</p><p>tante conhecer os seguintes conceitos:</p><p>01. Meios isotônicos: aqueles que apresentam a mesma concentração de um de-</p><p>terminado soluto.</p><p>02. Meio hipertônico: aquele que apresenta maior concentração de um determinado</p><p>soluto, quando comparado a outro meio.</p><p>03. Meio hipotônico: aquele que apresenta menor concentração de um determinado</p><p>soluto, quando comparado a outro.</p><p>Vamos então estudar como ocorre o transporte de água e de soluto através da mem-</p><p>brana. O transporte de água através da membrana, também conhecido como osmose,</p><p>o transporte das moléculas de água ocorre diretamente pela bicamada lipídica. Isto por-</p><p>que a molécula de água é polar, bastante pequena e de baixa massa molecular. Sendo</p><p>assim, a água é transportada do meio hipotônico para o hipertônico, a fim de os meios</p><p>fiquem isotônicos, observe na figura 19.</p><p>Figura 19. Osmose entre dois meios através de uma membrana semipermeável</p><p>Legenda: imagem da esquerda=></p><p>frasco contendo dois meios separa-</p><p>dos por uma membrana semiperme-</p><p>ável. O meio da esquerda é hipotô-</p><p>nico em relação ao meio da direita.</p><p>Passado algum tempo tem-se a ima-</p><p>gem da direita=> ocorre a osmose</p><p>e a água passou do meio hipotôni-</p><p>co para o hipertônico, até igualar</p><p>as concentrações, ou seja, os dois</p><p>meios se tornarem isotônicos.</p><p>Fonte: 123RF.</p><p>32</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>Em células animais os efeitos da osmose modificam a estrutura a forma das células,</p><p>observe na figura 20, os defeitos causados em hemácias expostas aos três meios:</p><p>Figura 20. Efeito da osmose em hemácias colocadas em meio isotônico, hipotônico e hipertônico</p><p>Isotônico Hipotônico Hipertônico</p><p>Legenda: 1- Imagem da esquerda=> as</p><p>hemácias são colocadas em solução sali-</p><p>na na mesma concentração que as célu-</p><p>las, ou seja, num meio isotônico. Elas se</p><p>mantêm inalteradas. 2- Imagem do cen-</p><p>tro=> as hemácias são colocadas em so-</p><p>lução salina numa concentração inferior à</p><p>das células, ou seja, num meio hipotôni-</p><p>co. Ocorre osmose e a água da solução</p><p>entra nas hemácias fazendo com que</p><p>elas fiquem túrgidas (cheias de água).</p><p>3- Imagem da direita=> as hemácias são</p><p>colocadas em solução salina de concen-</p><p>tração maior que à das células, ou seja,</p><p>num meio hipertônico. Ocorre osmose e</p><p>as células perdem água para o meio onde</p><p>estão e as hemácias crenam “murcham”.</p><p>Fonte: 123RF.</p><p>Já nas células vegetais em decorrência da parede celular não ocorre a alteração do</p><p>formato da célula, como exposto na figura 21. Vale destacar que em células vegetais</p><p>as células expostas a um meio hipertônico perdem água para meio e esse processo</p><p>é chamado de plasmólise, ocorre a retração da membrana plasmática, mas nenhuma</p><p>alteração na parede celular. Ao inserir a célula plasmolisada em um meio hipotônico</p><p>ela irá ganhar água e sofrerá uma desplasmolise, mesmo que fique turgida (cheia) não</p><p>ocorrerá o rompimento, pois a parede celular irá garantir a integridade da forma celular.</p><p>Figura 21. Osmose em células vegetais</p><p>Legenda: em meio iso-</p><p>tônico a células está em</p><p>normalidade; em meio hi-</p><p>potônico irá ganhar mais</p><p>água do que perder solu-</p><p>to, e poderá ficar turgida;</p><p>em meio hipertônico irá</p><p>perder água para o meio</p><p>de sofrerá plasmólise.</p><p>Isotônico Hipotônico Hipertônico</p><p>Fonte: adaptada de 123RF.</p><p>33</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Após compreender o processo de osmose e ter clareza que neste transporte pela mem-</p><p>brana plasmática, quem passa pela membrana é o solvente (água), e que neste caso</p><p>não ocorre gasto de energia, mas nem sempre são assim os transportes de substâncias</p><p>pela membrana, portanto, os principais mecanismos de passagem de substâncias atra-</p><p>vés da membrana plasmática são: transporte de pequenas moléculas (transporte pas-</p><p>sivo, ativo e facilitado); ou transporte em massa (fagocitose e pinocitose). Vale ressaltar</p><p>que o fato mais relevante aqui é compreender os processos que desempenham gasto</p><p>de energia da célula. Desta forma além da osmose que já detalhamos, temos ainda os</p><p>sistemas de transporte:</p><p>(a) Transporte passivo não mediado: é aquele em que o soluto passa através da</p><p>membrana sem gasto de energia pela célula. Isso acontece porque ele ocorre a favor do</p><p>gradiente de concentração, ou seja, do meio hipertônico para o hipotônico. O transporte</p><p>passivo de solutos é geralmente conhecido por difusão, porque os solutos difundem</p><p>pela membrana. Há dois tipos de difusão: (1) Difusão simples: o soluto permeia entre</p><p>os fosfolipídios da bicamada lipídica, sempre do meio mais concentrado para o menos</p><p>concentrado de soluto sem gasto de energia, por meio desse processo que ocorre com</p><p>moléculas pequenas como os gases oxigênio O2 e gás carbônico CO2; (2) Difusão</p><p>facilitada: o soluto é transportado através da bicamada lipídica com o auxílio de uma</p><p>proteína transportadora de membrana, sempre do meio mais concentrado para o me-</p><p>nos concentrado de soluto. Essa proteína transportadora de membrana pode ser do tipo</p><p>canal, que têm um espaço no seu interior por onde passo soluto; ou do tipo carreadora</p><p>que se liga ao soluto, altera a sua conformação, para que esse soluto passe pela bica-</p><p>mada lipídica. Um exemplo de proteína canal é a aquaporina e os canais de cálcio do</p><p>sarcolema, como é chamada a membrana plasmática das fibras musculares.</p><p>Durante o transporte através da membrana, por meio de proteínas transportadoras,</p><p>pode ser transportada apenas uma molécula ou íon (uniporte) ou duas moléculas ou</p><p>íons ao mesmo tempo. Nesse último caso, ambas as moléculas podem ser transporta-</p><p>das no mesmo sentido (simporte) ou em sentidos contrários (antiporte) como mostrado</p><p>na Figura 22. Isso é válido tanto para o transporte passivo como ativo.</p><p>Figura 22. Transporte simporte, antiporte e uniporte</p><p>Legenda: simporte=dois</p><p>solutos transportados</p><p>ao mesmo tempo no</p><p>mesmo sentido na mem-</p><p>brana; antiporte= dois</p><p>solutos transportados ao</p><p>mesmo tempo em senti-</p><p>dos opostos na membra-</p><p>na; uniporte= apenas um</p><p>soluto é transportado.</p><p>Fonte: Junqueira e Carneiro, (2023, p. 87).</p><p>34</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>(b) Transporte</p><p>ativo: é aquele em que o soluto passa através da membrana com gasto</p><p>de energia pela célula. Isso acontece porque ele atua contra o gradiente de concentra-</p><p>ção, isto é, do meio com menor concentração para o meio com maior concentração.</p><p>Geralmente esse tipo de transporte acontece com os íons – hidrogênio, sódio, potássio</p><p>– para manter o equilíbrio eletrolítico das células, garantido sua homeostasia.</p><p>Para que assim aconteça são necessárias proteínas de membrana chamadas prote-</p><p>ínas bomba, que têm a capacidade de bombear constantemente esses íons conta o</p><p>gradiente de concentração. Isso porque os íons são empurrados a favor do gradiente, a</p><p>entrar ou sair da célula, porém, se assim acontecesse desregularia todo o metabolismo</p><p>celular. Então, essas proteínas, de forma incessante, se ligam a esses íons e os devol-</p><p>vem ao meio onde eles estão em maior concentração, como exemplo podemos citar a</p><p>bomba de sódio e potássio, (Figura 23) presente em todas as células.</p><p>Figura 23. Bomba de sódio e potássio presente na membrana plasmática</p><p>Legenda: a figura mostra</p><p>uma membrana plasmáti-</p><p>ca com a proteína bomba</p><p>de sódio e potássio. A</p><p>parte de baixo da figura,</p><p>que está azulada, repre-</p><p>senta o interior da célula</p><p>– meio intracelular [MIC]</p><p>– onde a concentração</p><p>de potássio [K+] é maior.</p><p>A parte de cima da figura,</p><p>representa o exterior da</p><p>célula – meio extracelular</p><p>[MEC] – onde a concen-</p><p>tração de sódio [Na+] é</p><p>maior. Ocorre que, obedecendo o gradiente de concentração, o K+ sai da célula e o Na+ entra na célula, mas</p><p>isso não pode permanecer porque causa desequilíbrio na célula. Então a proteína bomba bombeia esses</p><p>íons de volta ao meio onde eles estavam em maior concentração, contra o gradiente de concentração. Para</p><p>tanto, há gasto de energia na forma de ATP (adenosina-tri-fosfato). Observe na imagem. 1- a proteína bomba</p><p>apresenta sítios de ligação específicos para cada íon – espaços</p><p>para círculos rosa K+ e quadrados verdes Na+. O Na+ que entrou se liga ao sítio da enzima no MIC. 2- a</p><p>proteína de abre na outra face, voltada ao MEC, abre e libera o Na+, expõe o sítio de ligação do K+. 3- o K+</p><p>do MEC se liga na proteína e ela se fecha. 4- a proteína se abre novamente na face do MIC liberando o K+</p><p>e expondo os sítios de ligação do Na+, para que se inicie um novo ciclo. No final do processo, três íons Na+</p><p>voltam para o MEC e dois íons K+ são retornados para o MIC.</p><p>Fonte: Junqueiro e Carneiro (2023, p. 88).</p><p>SAIBA MAIS</p><p>Para compreender melhor o funcionamento da bomba de sódio e potássio</p><p>Assista ao vídeo: Bomba de Sódio e Potássio, disponível em: https://www.youtube.com/wat-</p><p>ch?v=p39raT982ts. Acesso em: 20 maio 2023.</p><p>https://www.youtube.com/watch?v=p39raT982ts</p><p>https://www.youtube.com/watch?v=p39raT982ts</p><p>35</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>(e) Canais iônicos: são formados por proteínas integrais da membrana plasmática</p><p>das células. Possuem uma estrutura tridimensional, formam canais de passagem ou</p><p>de saída de determinados íons através da membrana. Como os íons possuem carga</p><p>elétrica, eles não conseguem passar pelas membranas. Este tipo de transporte não</p><p>requer energia. Como exemplo, temos canal de Ca2+ no REL, canal de Na+ e canal de</p><p>K+ (CARVALHO; RECCO-PIMENTEL, 2019).</p><p>Além dos transportes mencionadas, temos o transporte em massa onde ocorre um mo-</p><p>vimento da membrana, e esse processo e denominado de Endocitose, sendo, portanto,</p><p>a captura de partículas do meio externo da célula. Esse processo se caracteriza pelo</p><p>transporte de macromoléculas e de partículas de fora para dentro da célula, com gasto</p><p>de energia, assim endocitar significa trazer para dentro, internalizar. É a forma como a</p><p>célula interioriza partículas e células. Nesse processo, o material endocitado é obriga-</p><p>toriamente envolto por membrana formando uma vesícula, o endossomo. O tipo de en-</p><p>docitose mostrado na Figura 13 pode ser chamado de pinocitose. Nesse tipo de endoci-</p><p>tose as moléculas ou partículas pequenas a serem endocitadas são reconhecidas por</p><p>proteínas receptoras específicas para elas presentes na membrana. Um outro tipo de</p><p>endocitose é a fagocitose, que ocorre quando células inteiras ou partículas de tamanho</p><p>grande são englobadas por outra célula. Isso pode acontecer como um mecanismo de</p><p>defesa, ou para obtenção de alimento, ou para reciclar células que morrem como acon-</p><p>tece no fígado. Na fagocitose, a célula ejeta ou evagina sua membrana plasmática em</p><p>direção à célula a ser endocitada, formando pseudópodes, ou falsos pés, para trazer a</p><p>célula para o seu interior. A vesícula resultante da fagocitose recebe o nome de fagosso-</p><p>mo. Vale ressaltar a relação entre os endossomos tardios e a formação de lisossomos.</p><p>No interior do lisossomo, suas enzimas promovem a digestão da partícula. Esse pro-</p><p>cesso é chamado de digestão intracelular. O material resultante da digestão pode ser</p><p>utilizado pela célula que realizou a fagocitose e aquilo que ela não vai utilizar deverá sair</p><p>da célula, através da exocitose, um processo que também envolve a membrana celular,</p><p>sendo caracterizada como o processo pelo qual uma célula elimina substâncias para</p><p>o meio extracelular. Como exemplo, temos a liberação de neurotransmissores pelas</p><p>células nervosas, a exportação de glicoproteínas pelas células do epitélio do intestino</p><p>delgado, entre outros.</p><p>7. CITOSOL E CITOESQUELETO</p><p>O citosol, também conhecido como hialoplasma ou matriz citoplasmática, é o fluido que</p><p>preenche o citoplasma das células. Compreende principalmente água, íons, proteínas e pe-</p><p>quenas moléculas orgânicas, e desempenha um papel fundamental em muitas das funções</p><p>celulares. O citosol é o local onde ocorrem muitas das reações metabólicas da célula, como</p><p>a glicólise e a síntese de proteínas. Ele também é o local onde muitas moléculas importan-</p><p>tes, como enzimas e componentes do citoesqueleto, estão presentes. Além disso, o citosol</p><p>é essencial para o transporte de moléculas e organelas no interior da célula.</p><p>O citoesqueleto está relacionado com o conjunto de elementos que são responsáveis</p><p>pela integridade estrutural das células e por muitos processos dinâmicos, como a aqui-</p><p>sição da forma, a movimentação celular e o transporte de organelas e de outras estru-</p><p>turas citoplasmáticas.</p><p>36</p><p>1</p><p>A Origem e Evolução das Células</p><p>O citoesqueleto é constituído por três tipos principais de filamentos, onde cada um deles</p><p>é composto por proteínas distintas: os microtúbulos, formados pelas tubulinas; os mi-</p><p>crofilamentos de actina, formados pela proteína actina; e os filamentos intermediários,</p><p>divididos em diferentes classes, conforme o tipo de proteína fibrosa que possuem. Cada</p><p>tipo possui uma distribuição característica nas células. Há um número variável de prote-</p><p>ínas acessórias associadas a cada um desses três tipos de elementos do citoesqueleto,</p><p>modulando a estrutura e a função dos filamentos principais. Na figura 23 é possível</p><p>observar a formato e especificações de cada tipo de filamento do citoesqueleto.</p><p>Figura 24. Os três componentes do citoesqueleto de células eucariontes: os filamentos intermediários, os</p><p>microtúbulos e os microfilamentos</p><p>Fonte: Carvalho e Recco-Pimentel (2109, p. 432).</p><p>O citoesqueleto desempenha papel fundamento em muitas das funções celulares, es-</p><p>tando envolvido nos transportes de substância no interior das células, nos processos de</p><p>divisão celular e estruturação da célula. Na figura 24 é possível observar a estrutura do</p><p>citoesqueleto em uma célula.</p><p>37</p><p>1</p><p>U</p><p>ni</p><p>ve</p><p>rs</p><p>id</p><p>ad</p><p>e</p><p>S</p><p>ão</p><p>F</p><p>ra</p><p>nc</p><p>is</p><p>co</p><p>Biologia Celular e Genética</p><p>Figura 25. Diagrama dos componentes do citoesqueleto, mostrando sua distribuição no citoplasma da</p><p>célula. Observe a disposição da trama formada pelos filamentos intermediários (em azul)</p><p>Fonte: adaptada de 123RF.</p><p>SAIBA MAIS</p><p>Para compreender melhor o citoesqueleto celular, assista ao vídeo:</p><p>Citoesqueleto, disponível no link: https://www.youtube.com/watch?v=MZE5-14Z_cA. Acesso</p><p>em 20 de maio de 2023.</p><p>E leia o conteúdo Citoesqueleto, disponível</p>