material auxiliar P1 biologia celular

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Biologia celular
Profa. Dra. Maria das Graças de Almeida Felipe
Alguns slides referentes aos tópicos:
- Origem e evolução da célula (conceitos básicos de
sistemática e filogenia molecular; características dos três
domínios);
-Análise estrutural da célula (microscopia ótica e
eletrônica);
-Organização interna das células (células procarióticas e
eucarióticas; estrutura e transporte através da membrana;
compartimentos intracelulares; endereçamento de proteínas)
ministrados na disciplina para auxiliar no estudo para a P1
em 08 de maio de 2018.
Bibliografia
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
- Alberts, B., et al. Biologia Molecular da Célula, 5ed. Artmed Editora Ltda, 2010.
- Cooper, G. M., Robert, E.H. A célula: uma abordagem molecular. Artmed Editora
Ltda, 3° Ed. 2007.
- Wasserman, S.A.; Minorsky, P.V.; Jackson, R.; Reece, J.; Cain, M.; Urry, L. Biologia
de Campbell. Artmed Editora. 8 a Edição. 2010.
- Lodish, H.; Berk, A.; Matsudaira, P.; Kaiser, C. A.; Krieger, M.; Scott, M. P.; Zipurky; 
Darnell. Biologia Celular e Molecular. 5ª Edição. Editora Artmed, 2005.
- Raven, P. H., Evert, S. E. Biologia vegetal. Editora Guanabara Koogan, 2007.
- Madigan, M.T.; Martinko, J.M.; Bender, K.S.; Buckley, D.H.; Stahl, D.A.
Microbiologia de Brock. Editora Artmed, 14a Edição, 2016.
- Brock, T. D. ; Madigan, M.T.; Martinko, J.M.; Dunlap, P.; Clark, D. Biology of
Microorganisms. Pearson Education.12a Edição. 2009.
- De Roberts, E.M.F.; Hibs, J. Bases da biologia celular e molecular. Editora
Guanabara Koogan, 2006.
Estudo da diversidade e 
das relações dos seres vivos
Origem e evolução das células
Conceitos básicos de sistemática e filogenia molecular
O que é sistemática microbiana?
Inclui a taxonomia
e a filogenia
História 
evolutiva 
de um 
organismo
Ciência de 
identificação, 
classificação e 
nomenclatura
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
Madigan et al. Microbiologia de Brock,14ª Edição, 2016. 
Principais marcos da evolução
biológica, da alteração
geoquímica da Terra e
diversificação microbiana.
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
Origem e evolução das células
Conceitos básicos de sistemática e filogenia molecular 
Madigan et al. Microbiologia de Brock,14ª Edição, 2016. 
Relações evolutivas e a árvore da vida filogenética. (a) A tecnologia por
trás da filogenia do RNA ribossomal. (b) A árvore filogenética da vida.
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
Origem e evolução das células
Conceitos básicos de sistemática e filogenia molecular 
Modo provável da
constituição das primeiras
células eucariontes ao
longo do processo evolutivo. 
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
Origem e evolução das células
Conceitos básicos de sistemática e filogenia molecular
COOPER, G.M. A célula: uma abordagem molecular. 2001.
Origem e evolução das células
Características dos três domínios
Eubacteria Archaea Eukarya
Membrana 
nuclear Não Não Sim
Mitocôndria e 
cloroplastos Não Não Sim
Parede celular 
Peptideoglicano
(mureína), 
mureína + LPS, 
proteína
pseudomureína, proteína, 
glicoproteína
Variável, peptideoglicano
ausente
Lipídeos da 
membrana ligação éster ligação éter ligação éster
Tamanho do 
ribossomo
70S (sensível a 
cloranfenicol)
70S (insensível a 
cloranfenicol)
80S e 70S (insensível a 
cloranfenicol)
Material 
genético
cromossomo 
pequeno circular, 
histonas ausentes
cromossomo pequeno 
circular, proteínas 
semelhantes a histonas
mais de um cromossomo 
grande e linear, histonas 
presentes
Polimerase simples complexa complexa
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
Madigan et al. Microbiologia de Brock, 14ª Edição, 2016. 
Análise estrutural das células ao microscópio
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
TIPOS DE MICROSCOPIA
➢Ótica
- Campo claro (não corado e corado)
- Campo escuro 
- Ultravioleta
- Contraste de fase
- Contraste de interferência diferencial
- Fluorescência
- Confocal
- Desconvolução
➢Eletrônica
- Varredura
- Transmissão
- Tunelamento
Microscopia. (a) Microscópio ótico composto. (b) Trajetória de luz . 
Análise estrutural das células ao microscópio
Microscopia ótica
Madigan et al. Microbiologia de Brock,14ª Edição, 2016. 
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
Observação microscópica de lâminas fixadas e coradas 
Microbiologia de Brock, 12a Edição. 2010.
I. Preparação de um esfregaço
II. Fixação pelo calor e coloração
III. Microscopia
Secar ao ar
Cobrir a lâmina com o corante; lavar e secar
Pingar uma gota de óleo sobre a lâmina; 
examinar com a lente objetiva de 100x. 
Análise estrutural das células ao microscópio
TIPO DE 
MICROSCOPIA
AUMENTO 
MÁXIMO ÚTIL
ASPECTO DO ESPÉCIME APLICAÇÕES
ÓTICA
Campo luminoso
1000 – 2000
espécimes corados ou 
não; as bactérias 
geralmente coradas 
assumem a cor do 
corante
Determinação dos elementos 
morfológicos grosseiros de bactérias, 
fungos, algas e protozoários
Campo
escuro 1000 – 2000
geralmente não corados; 
o espécime aparece 
brilhante ou “iluminado” 
sobre um fundo escuro
Microrganismos que exibem algum 
dado morfológico característico em 
estado vivo e em suspensão líquida
(ex. espiroquetas)
Ultravioleta 1000 – 2000
não é visualizado 
diretamente; fotografado
Diferenciação de componentes 
celulares com base em maior ou 
menor absorção da luz UV.
Fluorescente 1000 – 2000
brilhante e corado; cor do 
corante fluorescente
técnicas diagnósticas, nas quais o 
fluorocromo fixado ao organismo 
revela sua identidade
Contraste
de fase 1000 – 2000
vários graus de “brilho”
exame de estruturas celulares em 
células vivas de microrganismos 
maiores como leveduras, algas, 
protozoários e algumas bactérias
ELETRÔNICA 200.000 –
400.000
visto em tela fluorescente
exame de vírus e da ultraestrutura das 
células microbianas
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
Microrganismos Parede
Bactérias
(Procariótico)
-Peptideoglicano
(N-acetilglucosamina-β-1→4-murâmico)
Arqueobactérias
(Procariótico)
-Pseudopeptideoglicano
(N-acetilglicosamina-β-1→3-talassominurônico)
Fungos
(Eucariótico)
-Quitina (bolores)
(N-acetilglicosamina-β-1→4 e monômeros de
glicose)
-Manoproteína e glucano (leveduras)
Organização interna das células
Células procarióticas e eucarióticas
Diferenças Estruturais
Estrutura da parede celular bacteriana: peptideoglicano.
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
Organização interna das células
Células procarióticas e eucarióticas
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
Organização interna das células
Células procarióticas e eucarióticas
Madigan et al. Microbiologia de Brock,14ª Edição, 2016. 
Paredes celulares
de bactérias. (a,b)
Diagramas de
paredes de gram-
positivas e gram
negativas.
Staphylococcus
aureus (roxa, gram-
positiva) e
Escherichia coli
(cor-de-rosa, gram-
negativa)
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
Organização interna das células
Estrutura e transporte através da membrana
Pequena secção da membrana dupla de uma bactéria E. coli.
Sorption of volatile phenols by 
yeast cell walls
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
Parede celular de leveduras
Moreno, N. J; Azpilicueta, C. A. Sorption of volatile phenols by yeast cell walls, International Journal of Wine Research, n. 1, p. 11-18, 2009. 
Parede celular 
manoproteína
β 1,6 - Glucana
β 1,3 - Glucana
Quitina
Levedura β - Glucana
β (1,6) -D- Glicose
β (1,3) -D- Glicose β (1,3) -D- Glicose
Ramificação
β (1,3) -D- Glicose
Parede celular 
manoproteína
Polímero de unidades de β (1,3) – glicopiranosil com ramificações de β (1,6) D - glicopiranosil
Organização interna das células
Células procarióticas e eucarióticas
Polissacarídeos defungos (quitina) e de
paredes de celulares
vegetais (celulose)
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
COOPER, G.M. A célula: uma abordagem molecular. 2001.
Organização interna das células
Células procarióticas e eucarióticas
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
Organização interna das células
Células procarióticas e eucarióticas
Madigan et al. Microbiologia de Brock,14ª Edição, 2016. 
Principais lipídeos
de arqueias e a
estrutura das
membranas
citoplasmáticas de
arqueias.
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
Microrganismos Membrana citoplasmática
Bactérias - Ácidos graxos e glicerol (ligação éster)
- Opanóides, exceto micoplasma (esteróis)
Arqueobactérias - Hidrocarboneto e glicerol (ligação éter)
- Esteróis (5 a 25% dos lipídeos), mais rígidas
Fungos - Ácidos graxos e glicerol (ligação éster)
- Esterois (5 a 25% dos lipídeos), mais rígidas
Organização interna das células
Células procarióticas e eucarióticas
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
Organização interna das células
Estrutura e transporte através da membrana
https://biologydirect.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13062-014-0032-7
Linha do tempo para termos relacionados à membrana . 
Pequena secção da membrana dupla de uma bacteria E. coli. 
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
Organização interna das células
Estrutura e transporte através da membrana
Alberts et al. Biologia Molecular da Célula, 5ª edição, 2010.
As principais funções da
membrana citoplasmática.
Embora estruturalmente frágil, a
membrana citoplasmática
desempenha várias funções
celulares importantes.
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
Organização interna das células
Estrutura e transporte através da membrana
Madigan et al. Microbiologia de Brock,14ª Edição, 2016. 
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
Organização interna das células
Estrutura e transporte através da membrana
A estrutura de um fosfolipídeo.
(a) fórmula estrutural. (b) modelo
de preenchimento especial; (c)
representação simbólica; (d)
estrutura da bicamada
fosfolipídica.
Reece et al. Biologia de Campbell, 10ª ed. 2015. 
Estrutura geral de lipídeos. (a) Ligação éster e (b) ligação éter. (c) Isopreno,
estrutura parental das cadeias laterais hidrofóbicas de lipídeos de arqueias. Em
contraposição, os lipídeos de bactérias e eucariotos apresentam cadeias
laterais compostas por ácidos graxos.
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
Organização interna das células
Estrutura e transporte através da membrana
Madigan et al. Microbiologia de Brock,14ª Edição, 2016. 
Mobilidade das moléculas de fosfolipídeos em uma bicamada lipídica. 
Alberts et al. Biologia Molecular da Célula, 5ª edição, 2010.
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
Organização interna das células
Células procarióticas e eucarióticas
Proteínas de canal e carreadoras
(A) Proteínas de canal formam poros abertos através dos quais moléculas de
tamanho apropriado (por exemplo, íons) podem atravessar a membrana. (B)
Proteínas carreadoras ligam seletivamente pequenas moléculas para serem
transportadas e depois sofrem alterações conformativas para liberá-las no outro
lado da membrana. M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
A B
COOPER, G.M. A célula. Uma Abordagem molecular. 2001.
Organização interna das células
Estrutura e transporte através da membrana
Estrutura de transportadores transmembrânicos e tipos de eventos de
transporte. Exemplos de três eventos de transporte distintos: uniporte,
antiporte e simporte. M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
Organização interna das células
Estrutura e transporte através da membrana
Madigan et al. Microbiologia de Brock,14ª Edição, 2016. 
Três maneiras de dirigir o transporte ativo. 
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
Organização interna das células
Estrutura e transporte através da membrana
Alberts et al. Biologia Molecular da Célula, 5ª edição, 2010.
Transporte ativo envolvendo ATP
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
PERRY & STALEY. Microbiology. 1997
Proteína 
transdutora 
de energia
Interior
Exterior
Organização interna das células
Estrutura e transporte através da membrana
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
Organização interna das células
Estrutura e transporte através da membrana
Madigan et al. Microbiologia de Brock,14ª Edição, 2016. 
Mecanismo de um
transportador ABC.
Proteína
periplasmática de
ligação → alta
afinidade pelo
substrato;
transmembrânicas→
canal de transporte;
citoplasmática
→hidrolisam ATP
(energia).
Transportadores ABC típicos em procariotos (A) e em eucariotos (B).
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
Organização interna das células
Estrutura e transporte através da membrana
Alberts et al. Biologia Molecular da Célula, 5ª edição, 2010.
Mecanismo do sistema fosfotransferase em Escherichia coli. Proteínas
envolvidas: enzimas I, IIa, IIb e IIc, e proteína HPR. A sequência de transferência
do fosfato ocorre por um fosfoenolpiruvato (PEP) através da enzima IIc.
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
Organização interna das células
Estrutura e transporte através da membrana
Madigan et al. Microbiologia de Brock,14ª Edição, 2016. 
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
JUNQUEIRA & CARNEIRO. Biologia celular e molecular. 9ª ed. 2012. 
Organização interna das células
Compartimentos intracelulares
Modo provável como
se constituíram as
primeiras células
eucariontes.
O núcleo e o empacotamento do DNA em eucariotos. (a) Micrografia eletrônica
de uma célula de levedura. (b) O empacotamento do DNA em torno das
proteínas histonas forma um nucleossomo. M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
Organização interna das células
Compartimentos intracelulares: Núcleo
Madigan et al. Microbiologia de Brock,14ª Edição, 2016. 
Organização interna das células
Compartimentos intracelulares
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
Biologia de Campbell. 10ª edição, 2015. 
Síntese dos componentes de
membrana e sua orientação na
membrana resultante.
Um modelo explica como os peroxissomos proliferam e como
novos podem se formar. M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
Organização interna das células
Compartimentos intracelulares: Peroxissomos
Alberts et al. Biologia Molecular da Célula, 5ª edição, 2010.
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
Organização interna das células
Endereçamento de proteínas
Biologia de Campbell. 10ª edição, 2015. 
Sequência de aminoácidos
Destino
“Sinais de 
endereçamento”
Organização interna das células
Endereçamento de proteínas
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
Relações topológicas entre compartimentos das vias secretora e endocítica em 
uma célula eucariótica.
Alberts et al. Biologia Molecular da Célula, 5ª edição, 2010.
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
Alberts et al. Biologia Molecular da Célula, 5ª edição, 2010.
Organização interna das células
Tráfego intracelular de vesículas
Processamento de
oligossacarídeos nos
compartimentos de
Golgi.
Organização interna das células
Tráfego intracelular de vesículas
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
Fagocitose
Biologia de Campbell. 10ª edição, 2015. 
M.G.A. Felipe – EB – EEL/USP
A teoria
endossimbionte sobre
as origens das
mitocôndrias e dos
cloroplastos nas
células eucarióticas
Organização interna das células
Mitocôndria e Cloroplasto
Biologia de Campbell. 10ª edição, 2015. 
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
JUNQUEIRA & CARNEIRO. Biologia celular e molecular. 9ª ed. 2012. 
Organização interna das células
Mitocôndria : organela
Esquema do
sistema genético
próprio das
mitocôndrias,
que gera
proteínas
relacionadas
com a replicação
do DNA e
algumas
proteínas de sua
membrana
interna.
M.G.A.Felipe – EB – EEL/USP
Desenho esquemático dos principais componentes
mitocondriais e suas funções.
JUNQUEIRA & CARNEIRO. Biologia celular e molecular. 9ª ed. 2012. 
Organização interna das células
Mitocôndria : organela
M.G.A. Felipe– EB – EEL/USP
Organização interna das células
Cloroplasto : organela
Biologia de Campbell. 10ª edição, 2015. 
Cloroplasto, o local da fotossíntese.
M.G.A. Felipe – EB – EEL/USP
Visão geral da respiração celular. 
Organização interna das células
Mitocôndria : transdutora de energia
Biologia de Campbell. 10ª edição, 2015. 
M.G.A. Felipe – EB – EEL/USP
Oxidação do piruvato a
acetil-CoA, a etapa anterior
ao ciclo do ácido cítrico.
Organização interna das células
Mitocôndria : transdutora de energia
Biologia de Campbell. 10ª edição, 2015. 
M.G.A. Felipe – EB – EEL/USP
Visão geral da
oxidação do piruvato
e do ciclo do ácido
cítrico.
Organização interna das células
Mitocôndria : transdutora de energia
Biologia de Campbell. 10ª edição, 2015. 
M.G.A. Felipe – EB – EEL/USP
A principal conversão de energia catalisada na 
mitocôndria
Organização interna das células
Mitocôndria : transdutora de energia
Alberts et al. Biologia Molecular da Célula, 5ª edição, 2010.
M.G.A. Felipe – EB – EEL/USP
Quimiosmose acopla a cadeia de transporte de elétrons à 
síntese de ATP. 
Organização interna das células
Mitocôndria : transdutora de energia
Biologia de Campbell. 10ª edição, 2015. 
M.G.A. Felipe – EB – EEL/USP
Organização interna das células
Mitocôndria : transdutora de energia
Alberts et al. Biologia Molecular da Célula, 5ª edição, 2010.
Resumo do
metabolismo
gerador de
energia das
mitocôndrias
M.G.A. Felipe – EB – EEL/USP
Rendimento de ATP por molécula de glicose em cada estágio da 
respiração celular. 
Organização interna das células
Mitocôndria : transdutora de energia
Biologia de Campbell. 10ª edição, 2015. 
M.G.A. Felipe – EB – EEL/USP
Uma visão geral da fotossíntese: cooperação das reações 
luminosas e o ciclo de Calvin
Organização interna das células
Cloroplasto : transdutor de energia
Biologia de Campbell. 10ª edição, 2015. 
Organização interna das células
Cloroplasto : transdutor de energia
Biologia de Campbell. 10ª edição, 2015. 
M.G.A. Felipe – EB – EEL/USP
As reações luminosas e a quimiosmose:
Organização interna das células
Cloroplasto : transdutor de energia
Biologia de Campbell. 10ª edição, 2015. 
M.G.A. Felipe – EB – EEL/USP
O ciclo de Calvin
M.G.A. Felipe – EB – EEL/USP
Organização interna das células
Mitocôndria e Cloroplasto
Alberts et al. Biologia Molecular da Célula, 5ª edição, 2010.
Acoplamento quimiosmótico
Organização interna das células
Mitocôndria e Cloroplasto
Biologia de Campbell. 10ª edição, 2015. 
M.G.A. Felipe – EB – EEL/USP
Comparação da
quimiosmose nas
mitocôndrias e
nos cloroplastos.