Resumo de Biologia Celular e Molecular

Prévia do material em texto

RESUMO SOBRE BIOLOGIA CELULAR E MOLECULAR
1. Conceitos gerais sobre biologia celular e molecular
As Biologias Celular e Molecular estão relacionadas ao estudo da célula e do organismo dos seres vivos. Como sabemos, a célula é a principal estrutura, o elemento primordial dos seres.
Este componente essencial começou a ser estudado no século XVI, depois da criação do microscópio. A partir daí os conhecimentos avançaram de forma rápida, garantindo ao homem conhecimentos importantes para compreender o funcionamento do corpo e a genética humana.
1.1 Biologia Celular
A Biologia Celular estuda especificamente as células, como o próprio nome deixa evidente. Essa ciência também é conhecida como Citologia ou Histologia.
Nesta área de pesquisa, os cientistas e biólogos analisam o funcionamento das células e seus componentes, como as organelas, por exemplo. A partir do desenvolvimento dos microscópios eletrônicos, as imagens das células puderam ser ampliadas e estudadas com mais profundidade.
Este campo de estudo engloba as células animais e as células vegetais. Vale lembrar que as células são os menores componentes que constituem o organismo. Elas são responsáveis por formar o corpo humano e manter seu correto funcionamento.
O organismo humano é repleto de células, de vários tipos e com finalidades distintas, presentes em diferentes sistemas. Apenas o corpo humano concentra cerca de 10 trilhões de células, como os neurônios, presentes no cérebro.
1.2 Biologia Molecular 
A Biologia Molecular é uma área relativamente nova de pesquisa. Ela começou a avançar a partir da década de 1950. Basicamente, esta área estuda as características genéticas, que são repassadas de geração para geração.
Um dos principais temas da biologia molecular é o DNA, responsável pela hereditariedade. Neste campo de estudo, os biólogos analisam genes, cromossomos e outros aspectos moleculares.
Graças à biologia molecular, o homem já foi capaz de desenvolver tratamentos e remédios para uma série de doenças.
1.3 Teoria Celular
A teoria celular afirma que as células são as unidades morfológicas e funcionais dos seres vivos e que elas se originam apenas de outra célula preexistente.
Hoje em dia é muito difundida a ideia de que os seres vivos são formados por células, com exceção apenas dos vírus. Essa ideia, no entanto, surgiu apenas após diversas observações e posterior formulação da chamada Teoria Celular.
Até 1665, as pessoas não sabiam o que eram células e, tampouco, a função que elas desempenhavam. A descoberta foi feita por Robert Hooke após analisar cortes de cortiça no microscópio. Esse cientista percebeu que o material era formado por pequenas cavidades, o que denominou de célula (do latim cellula, que significa pequeno compartimento). Hooke não percebeu nesse estudo que as células apresentam outros componentes. Isso ocorreu porque sua análise foi feita em um material biológico com células vegetais mortas, por isso, ele conseguiu observar apenas as paredes celulares.
Após essa descoberta, diversos estudos foram realizados a fim de observar as células em outros seres vivos. Mathias Schleiden (1804-1881) e Theodor Schwann (1810-1882) propuseram de forma independente, após vários estudos, que todos os seres vivos eram formados por células. Essa ideia tornou-se a base da teoria celular.
Após a aceitação de que os seres vivos eram constituídos por células, começou-se a estudar como essas estruturas surgiam. Segundo Rudolph Virchow (1821-1902), uma célula poderia apenas surgir de outra célula preexistente. Uma frase muito famosa desse pesquisador é: “Omnis cellula ex cellula”, que significa “Toda célula origina-se de outra célula”.
1.3.1 Pontos fundamentais da Teoria Celular
A Teoria Celular é formada por ideias de Schleiden, Schwann e Virchow. Os dois primeiros propuseram a base dessa teoria. A Teoria celular pode ser dividida em três postulados:
- Todos os seres vivos são formados por células e por estruturas delas derivadas. Assim sendo, as células são as unidades morfológicas dos seres vivos;
- Na célula são realizados processos que são fundamentais à vida. Isso significa, então, que as células são as unidades funcionais ou fisiológicas dos seres vivos;
- Todas as células só se originam de outras células preexistentes. Com esse postulado, considera-se que as células realizam divisão celular.
1.3.2 Teoria Celular x Vírus 
Como todos sabemos, os vírus não são formados por células, característica que faz com que alguns autores não os considerem seres vivos. Os vírus, no entanto, apresentam grande dependência de células para realizar suas atividades, sendo considerados parasitas intracelulares obrigatórios. Assim sendo, mesmo que não tenham células, os vírus necessitam de células para seu funcionamento.
1.4 Procariontes 
As células procariontes, também conhecidas como protocélulas ou células procarióticas, pertencentes ao grupo Prokaryota do Reino Monera.
Figura 1 - Célula Procarionte
Células Procariontes são organismos de tamanho relativamente pequeno e com composição e funcionamento bem simplificado, o que faz destes seres os primeiros organismos vivos no Planeta.
Eles surgiram há bilhões de anos como um grupo de criaturas unicelulares. Eram capazes de sobreviver em todos os ambientes, incluindo aqueles inóspitos, onde as condições de temperatura e pH seriam consideradas inadequados para o desenvolvimento de outros seres vivos.
1.4.1 Classificação das Células Procariontes
As células procariontes podem ser bactérias ou Archaea. Estas protobactérias ou protocélulas (Bactérias, Cianofitas e Micoplasmas) podem assumir a forma:
- Espirilos (seres alongados e helicoidais*);
- Cocos, coccus e cocci (organismos relativamente esféricos);
- Bacilos, bacillus e bacilli (levemente alongados);
- Vibriões (dobrados em forma de arco ou de vírgula).
* = Que tem a forma de hélice, em caracol
1.4.2 Principais características das Células Procariontes 
Exceto pelos micoplasmas, as bactérias possuem uma parede celular e sua característica mais peculiar é a falta de carioteca para subdividir o núcleo celular.
Dizemos que elas não possuem um núcleo verdadeiro, pois este é formado por algumas membranas que constituem o “nucleoide”, ou seja, um núcleo não separado.
A membrana plasmática possui permeabilidade, moléculas antigênicas. Ela é capaz de permutar substâncias com o ambiente exterior, bem como realizar a função de uma parede celular protetora.
Estas células se nutrem por meio de fontes de carbono e energia obtidas pelas ações:
- Ação fototrófica (empregam a luz solar como fonte de energia)
- Ação quimiotrófica (aproveitam energia de compostos químicos)
Apesar de exibirem a mesma estrutura molecular que os eucariontes, os seres procariontes não possuem algumas organelas, como:
- Mitocôndrias
- Retículo endoplasmático liso ou rugoso
- Complexo de golgi
- Plastídeos
- Cariomembrana
- Lisossomos
- Vacúolos
Mesmo assim, os procariontes possuem DNA, o qual pode ser observado como um anel sem proteínas (são destituídos de proteínas).
Este material genético é formado apenas por um filamento de DNA circular. Uma vez que o seu núcleo está separado do resto do organismo por uma fina camada protetora, aquele filamento encontra-se completamente misturado ao hialoplasma celular.
Assim, como o seu núcleo (envoltório nuclear) carece de membrana nuclear, todo o DNA se dispersa no citoplasma na forma de ribossomos, os quais realizam a síntese proteica. Vale lembrar que somente o ribossomo pode ser encontrado no citoplasma.
As células procariontes não se reproduzem por mitose. A fissão binária assexuada recombina o material genético por transdução ou transformação. Ele permite, inclusive, que uma espécie crie resistência antibiótica a partir daquela obtida por outro organismo de espécie diferente.
1.5 Células Eucariontes 
As células eucarióticas ou eucélulas formam os organismos unicelulares (protistas e alguns fungos, como as leveduras) ou pluricelulares (fungos, plantas e animais) mais comuns no planeta.
São tipos celulares mais complexos que ascélulas procariontes. Do grego “Eukarya”, significa “núcleo perfeito ou verdadeiro”.
1.5.1 Classificação das Células Eucariontes
Os seres eucariontes compõem a maior parte dos organismos vivos da Terra, com exceção das bactérias, cianobactérias e micoplasmas (células procariontes). Assim, o Domínio Eukarya engloba os Reinos Protista, Fungi, Plantae e Animalia.
Esta grande diversidade biológica se deve aos fenômenos de meiose e mitose. Além desta variedade, estes seres podem atingir grandes dimensões e se especializarem em atividades e funções muito intricadas.
Ademais, podemos diferenciar os seres eucariontes pelas diferenças estruturais existentes entre as células animais e as vegetais, a saber:
Na célula vegetal, as paredes celulares são mais duras e os vacúolos citoplasmáticos normalmente são maiores que os vacúolos da célula animal.
Possuem um largo vacúolo central, enquanto a célula animal (devido à ausência de cloroplastos) existem muitos vacúolos pequenos. Além disso, as células vegetais apresentam cloroplastos, plastídios, mitocôndrias e plasmodesmas.
1.5.2 Principais características das Células Eucariontes
Todas as células possuem membrana plasmática e citoplasma. A presença de um núcleo bem definido é o que diferencia os seres celulares, pois, apesar da “membrana plasmática”, o material genético fica disperso no citoplasma em células nucleoides.
Por este motivo, as células eucariontes são consideradas “células com núcleo verdadeiro”. Possuem uma parede para delimitar e proteger o material genético presente no núcleo celular.
Esta membrana nuclear individualizada e delimitada (denominada cariomembrana) permite a existência de um núcleo definido (carioteca). Essa é a principal característica dos seres eucariontes, pois a membrana mantém os cromossomos separados das outras organelas celulares no núcleo.
Ademais, o interior celular é compartimentado e possui vários tipos de organelas com colocações bem determinadas em seu interior.
Ao longo de centenas de milhões ou bilhões de anos, processos de dobramentos originaram outras composições intracelulares, todas elas com suas próprias funções metabólicas:
- Citoplasma
- Complexo de golgi
- Vacúolos
- Ribossomos
- Lisossomos
- Peroxissomos
- Retículo endoplasmático liso e rugoso
- Mitocôndrias
Como organismos pluricelulares, as células eucariontes originam tecidos e órgãos característicos e com funcionalidades complementares.
Isso leva a uma associação intracelular de interdependência estrutural e funcional que garante a maior distinção morfológica para cada organismo, de acordo sua função celular.
2. Biomoléculas 
As biomoléculas são compostos químicos das células de todos os seres vivos. São em geral moléculas orgânicas, compostas principalmente de carbono, além de hidrogênio, oxigênio e nitrogênio.
As biomoléculas são formadas por átomos de carbonos. São dezenas a milhares de carbonos reunidos em um esqueleto carbônico ligado a a outros elementos químicos em menor quantidade.
Os átomos de carbono se unem por ligações simples ou duplas e formam cadeias lineares, ramificadas ou cíclicas. A forma como os carbonos se organizam define sua estrutura tridimensional, o que determina suas funções.
As características dessas moléculas também são determinadas pelos grupos funcionais (outros elementos) que se ligam ao esqueleto carbônico. Os principais grupos funcionais são:
- Hidrocarbonetos - Ligações com Hidrogênio: Grupos Metil, Etil, Fenil;
- Ligações com Oxigênio: Grupos Carboxila, Carbonila (aldeído e cetona), Éter, Éster e outros;
- Ligações com Nitrogênio: Grupos Amina, Amida, Imidazol, etc;
- Ligações com Enxofre: Grupos Dissulfeto, Sulfidrila, Tioésteres, etc;
- Ligações com Fósforo: Grupos Fosforila, Fosfoanidrido e outros.
Portanto, a forma como se organizam os carbonos e os grupos funcionais definem a estrutura tridimensional da molécula, conferindo-lhe características e funções específicas.
Desse modo, os tipos de ligação entre os carbonos e os outros elementos, a conformação espacial da molécula e dos grupos funcionais, são bem específicos.
Além disso, as biomoléculas interagem de forma organizada e se um dos componentes sofre alguma alteração isso afetará os outros componentes relacionados, criando uma compensação ou uma reação coordenada.
Por exemplo, se uma enzima for alterada toda uma cadeia de reações será afetada, deixando de produzir proteínas necessárias ou produzindo defeituosas.
2.1 Quem são as Biomoléculas 
São componentes fundamentais dos organismos vivos. A maioria delas são macromoléculas, ou seja, moléculas grandes e com estrutura bastante complexa.
Cada biomolécula é composta de subunidades que determinam características estruturais e arranjos específicos dentro da célula. Quando reunidas e devidamente organizadas essas moléculas interagem de modo a conferir as características dos seres vivos.
As principais biomoléculas são:
- Proteínas: compostas por subunidades de aminoácidos
- Lipídios: compostos por subunidades de ácidos graxos e gliceróis;
- Glicídios ou Carboidratos: compostos por subunidades de monossacarídios;
- Ácidos Nucleicos ou Nucleotídeos: compostos por subunidades de monossacarídios (pentoses), ácido fosfóricos e bases nitrogenadas.
2.1.1 Proteínas 
As proteínas são as macromoléculas orgânicas mais abundantes das células, fundamentais para a estrutura e função celular. Elas são encontradas em todos os tipos de células e nos vírus. 
Elas são formadas por aminoácidos ligados entre si e unidos através de ligações peptídicas.
Os aminoácidos são moléculas orgânicas que possuem, pelo menos, um grupo amina - NH2 e um grupo carboxila - COOH em sua estrutura.
Figura 2 - Estrutura geral do aminoácido
As proteínas são polímeros de aminoácidos ligados entre si por ligações peptídicas. Uma ligação peptídica é a união do grupo amino (-NH2) de um aminoácido com o grupo carboxila (-COOH) de outro aminoácido.
Eles são as unidades fundamentais das proteínas. Todas as proteínas são formadas a partir da ligação sequencial de 20 aminoácidos. Alguns aminoácidos especiais podem estar presentes em alguns tipos de proteínas.
2.1.1.1 Composição das Proteínas 
De peso molecular extremamente elevado, as proteínas são compostas por carbono, hidrogênio, nitrogênio e oxigênio, sendo que praticamente todas elas possuem enxofre. Elementos como ferro, zinco e cobre também podem estar presentes.
Todas as proteínas são formadas por um conjunto de 20 aminoácidos, arranjados em sequências específicas variadas.
2.1.1.2 Tipos de Proteínas 
Dependendo da sua função no organismo, as proteínas são classificadas em dois grandes grupos:
- Proteínas Dinâmicas: Esse tipo de proteína realiza funções como defesa do organismo, transporte de substâncias, catálise de reações, controle do metabolismo;
- Proteínas Estruturais: Como o próprio nome indica, sua função principal é a estruturação das células e dos tecidos no corpo humano. O colágeno e a elastina são exemplos desse tipo de proteína.
2.1.1.3 Classificação das Proteínas 
As proteínas podem ser classificadas das seguintes formas:
Quanto à Composição 
- Proteínas Simples: Liberam apenas aminoácidos durante a hidrólise;
- Proteínas Conjugadas: Por hidrólise, liberam aminoácidos e um radical não peptídico, denominado grupo prostético.
Quanto à Forma
- Proteínas Fibrosas: A maioria das proteínas fibrosas são insolúveis em meio aquosos e possuem pesos moleculares bastante elevados. Normalmente são formadas por longas moléculas de formato quase retilíneo e paralelas ao eixo da fibra. Fazem parte deste grupo as proteínas estruturais como o colágeno do tecido conjuntivo, a queratina do cabelo, a miosina dos músculos, entre outras;
- Proteínas Globulares: Possuem estrutura espacial mais complexa e são esféricas. Geralmente são solúveis em meio aquoso. São exemplos de proteínas globulares as proteínas ativas, como as enzimas, e as transportadoras, como a hemoglobina.
2.1.1.4 Funções das Proteínas 
As principais funções das proteínas são:
- Fornecimento de energia;
- Estruturação da célula;
-Catalisador de funções biológicas, na forma de enzimas;
- Regulação de processo metabólicos;
- Armazenamento de substâncias;
- Transporte de substâncias;
- Construção e reparação dos tecidos e músculos;
- Defesa do organismo, na forma de anticorpos;
- Produção de hormônios e neurotransmissores.
2.1.2 Lipídios 
Os lipídios ou gorduras são moléculas orgânicas insolúveis em água e solúveis em certas substâncias orgânicas, tais como álcool, éter e acetona.
Também chamados lípidos ou lipídeos, essas biomoléculas são compostas por carbono, oxigênio e hidrogênio.
Podem ser encontrados em alimentos de origem vegetal e de origem animal e seu consumo deve ser feito de forma equilibrada.
2.1.2.1 Funções dos Lipídios 
Os lipídios apresentam funções importantes para o organismo:
- Reserva de energia: utilizada pelo organismo em momentos de necessidade, e está presente em animais e vegetais;
- Isolante térmico: nos animais as células gordurosas formam uma camada que atua na manutenção na temperatura corporal, sendo fundamental para animais que vivem em climas frios;
- Ácidos graxos: estão presentes nos óleos vegetais extraídos de sementes, como as de soja, de girassol, de canola e de milho, que são usados na síntese de moléculas orgânicas e das membranas celulares.
- Absorção de vitaminas: auxiliam a absorção das vitaminas A, D, E e K que são lipossolúveis e se dissolvem nos óleos. Como essas moléculas não são produzidas no corpo humano é importante o consumo desses óleos na alimentação.
2.1.2.2 Estrutura dos Lipídios 
Os lipídios são ésteres, isso quer dizer que são compostos por uma molécula de ácido (ácido graxo) e uma de álcool (glicerol ou outro).
São insolúveis em água porque suas moléculas são apolares, ou seja, não têm carga elétrica e por esse motivo não possuem afinidade pelas moléculas polares da água.
2.1.2.3 Tipos de Lipídios
Carotenoides
São pigmentos alaranjados presentes nas células de todas as plantas que participam na fotossíntese junto com a clorofila, porém desempenha papel acessório. Um exemplo de fonte de caroteno é a cenoura, que ao ser ingerida, essa substância se torna precursora da vitamina A, fundamental para a boa visão. Os carotenoides também trazem benefícios para o sistema imunológico e atuam como anti-inflamatório.
Ceras
Estão presentes nas superfícies das folhas de plantas, no corpo de alguns insetos, nas ceras de abelhas e até mesmo aquela que há dentro do ouvido humano. Esse tipo de lipídeo é altamente insolúvel e evita a perda de água por transpiração. São constituídas por uma molécula de álcool (diferente do glicerol) e 1 ou mais ácidos graxos.
Fosfolipídios
São os principais componentes das membranas das células, é um glicerídeo (um glicerol unido a ácidos graxos) combinado com um fosfato.
Glicerídeos
Podem ter de 1 a 3 ácidos graxos unidos a uma molécula de glicerol (um álcool, com 3 carbonos unidos a hidroxilas-OH). O exemplo mais conhecido é o triglicerídeo, que é composto por três moléculas de ácidos graxos.
Esteroides
São compostos por 4 anéis de carbonos interligados, unidos a hidroxilas, oxigênio e cadeias carbônicas. Como exemplos de esteroides, podemos citar os hormônios sexuais masculinos (testosterona), os hormônios sexuais femininos (progesterona e estrogênio), outros hormônios presentes no corpo e o colesterol.
As moléculas de colesterol associam-se às proteínas sanguíneas (apoproteínas), formando as lipoproteínas HDL ou LDL, que são responsáveis pelo transporte dos esteroides. As lipoproteínas LDL carregam o colesterol, que se for consumido em excesso se acumula no sangue. Já as lipoproteínas HDL retiram o excesso de colesterol do sangue e levam até o fígado, onde será metabolizado. Por fazer esse papel de "limpeza" as HDL são chamadas de bom colesterol.
2.1.3 Carboidratos ou Glicídios 
Os carboidratos, conhecidos também pelos nomes glicídios, glucídios, hidratos de carbono ou açúcares são moléculas de carbono com água (hidrogênio e oxigênio), essenciais para as reações bioquímicas do nosso corpo. Sua principal função é dar energia , mas vale lembrar que os carboidratos também possuem uma função estrutural visto que auxiliam na formação das estruturas celulares e dos ácidos nucleicos.
2.1.3.1 Funções dos Carboidratos ou Glicídios 
Os carboidratos ou glicídios são as biomoléculas mais abundantes na natureza. São encontrados principalmente nos vegetais, sendo considerados o principal produto da fotossíntese.
A celulose, carboidrato mais abundante na natureza, é um componente da parede celular e possui como função principal auxiliar na estrutura celular vegetal. O amido é considerado a principal reserva energética dos vegetais (plantas e fungos) e encontrado principalmente nos tubérculos (batatas, mandioca, cará), nas raízes, caule e folhas.
A glicose aparece na forma livre em muitas frutas e é o metabolito habitual de conversão nos organismos animais, ou seja, todos os glicídios ingeridos e absorvidos pelo intestino precisam ser convertidos em glicose para participarem dos processos metabólicos celulares.
O glicogênio, armazenado no fígado e nos músculos dos animais, é a principal reserva energética de animais e fungos. Nos seres humanos, quando o corpo necessita de energia o glicogênio é transformado em moléculas de glicose. Por fim, a quitina está presente na parede celular dos fungos e constitui também o exoesqueleto dos artrópodes.
2.1.3.2 Classificação e Estrutura 
O grupo dos carboidratos é dividido em três categorias, são elas: Monossacarídios, Dissacarídios, Polissacarídios. Assim, os monossacarídios e os dissacarídios são chamados de carboidratos simples (cadeias simples) e os polissacarídios de carbonos compostos (cadeias compostas). Contudo, essa classificação dependerá da quantidade de átomos de carbonos presentes em suas moléculas.
Monossacarídios
Os monossacarídios recebem o sufixo - ose, são eles basicamente os açúcares que apresentam de 3 a 7 carbonos em sua estrutura sendo sua fórmula geral representada por (CH2O)n, no qual o “n” significa o número de átomos de carbono. Segundo o número de carbonos presentes, podem ser chamadas de Triose (3), Tetrose (4), Pentose (5), Hexose (6) e Heptose (7). Os monossacarídeos que merecem destaque são: as Pentoses (C5H10O5): Ribose e Desoxirribose, e as Hexoses (C6H12O6): Glicose, Frutose e Galactose.
Dissacarídios
Os dissacarídeos, moléculas solúveis em água, são formados pela união de dois monossacarídeos por meio de uma ligação denominada glicosídica. Nesse processo, chamado de “Síntese por Desidratação”, ocorre a perda de uma molécula de água. Os dissacarídeos mais conhecidos são: sacarose (glicose + frutose), lactose (glicose + galactose) e maltose (glicose + glicose). Desta maneira, a sacarose e a maltose são encontradas nas plantas ou vegetais enquanto a lactose é encontrada no leite.
Polissacarídios
Os polissacarídeos, insolúveis em água, são polímeros de monossacarídeos, ou seja, são moléculas grandes (macromoléculas) formados pela união de vários monossacarídeos. Neste grupo, os carboidratos mais conhecidos são: a celulose, o amido, o glicogênio e a quitina.
2.1.4 Ácidos Nucleicos
Os ácidos nucleicos são macromoléculas constituídas por nucleotídeos e que formam dois importantes componentes das células, o DNA e o RNA.
Eles recebem essa denominação pelo fato de possuírem caráter ácido e por serem encontrados no núcleo da célula. Os ácidos nucleicos são essenciais para todas as células, pois é a partir das moléculas de DNA e RNA que são sintetizadas as proteínas, as células se multiplicam e ainda ocorre o mecanismo de transmissão das características hereditárias.
Além disso, os nucleotídeos são importantes em diversos processos, como a síntese de alguns carboidratos e lipídios e a regulação do metabolismo intermediário, ativando ou inibindo enzimas.
2.1.4.1 Funções Ácidos Nucleicos 
Os ácidos nucleicos são formados por nucleotídeos, os quais apresentam três componentes básicos: um grupo fosfato, uma pentose e uma base nitrogenada.
Os nucleotídeos unem-se através de ligações fosfodiésterentre o açúcar e o grupo fosfato. A pentose é um açúcar com cinco carbonos, a do DNA é chamada de desoxirribose, enquanto a do RNA denomina-se ribose.
Quando existe apenas uma base nitrogenada ligada a um carboidrato do grupo das pentoses, forma-se um nucleosídeo. Graças à adição do grupo fosfato aos nucleosídeos, as moléculas passam a ter cargas negativas e tornam-se nucleotídios, apresentando o caráter ácido.
As bases nitrogenadas são estruturas cíclicas e existem em dois tipos: as púricas e as pirimídicas. Tanto o DNA como o RNA possuem as mesmas purinas: a adenina (A) e a guanina (G). A mudança ocorre em relação às pirimidinas, a citosina (C) é comum entre os dois, mas varia a segunda base, no DNA há timina (T) e no RNA há uracila (U).
Por tanto, existem dois tipos de ácidos nucleicos: o ácido desoxirribonucleico ou DNA (desoxirribonucleic acid) e o ácido ribonucleico ou RNA (ribonucleic acid). Ambos são macromoléculas compostas por cadeias de centenas ou milhares de nucleotídios ligados.
3. Membrana Plasmática 
A membrana plasmática se trata de uma estrutura presente em todas as células, tanto eucariontes quanto procariontes, e é ela que separa o interior das células do meio externo. Não é à toa que esse envoltório está presente em todos os tipos celulares conhecidos. Ele possui uma característica de extrema importância para a manutenção da vida: a permeabilidade seletiva. Isso, basicamente, quer dizer que tudo o que entra e sai das células depende diretamente da membrana plasmática.
3.1 Estrutura da Membrana Plasmática 
O modelo da estrutura da membrana plasmática aceito atualmente, chamado de modelo mosaico fluido, foi proposto pela primeira vez em 1972. Este modelo tem evoluído ao longo do tempo, mas ainda fornece uma boa descrição básica da estrutura e comportamento das membranas em muitas células.
De acordo com o modelo de mosaico fluido, a membrana plasmática é um mosaico de componentes — principalmente de fosfolipídios, colesterol e proteínas — que se movem livremente e com fluidez no plano da membrana. Ou seja, um diagrama da membrana (como o do abaixo) é apenas um instantâneo de um processo dinâmico em que os fosfolipídios e as proteínas estão continuamente deslizando uns entre os outros.
Curiosamente, esta fluidez significa que se você inserir uma agulha muito fina em uma célula, a membrana irá simplesmente fluir ao redor da agulha; e, uma vez que a agulha é removida, a membrana irá se reconstituir sem qualquer problema.
Os principais componentes da membrana plasmática são os lipídios (fosfolipídios e colesterol), as proteínas e os grupos de carboidratos que estão anexados a alguns lipídios e proteínas.
- Um fosfolipídio é um lipídio composto por glicerol, duas caudas de ácido graxo e uma cabeça com um grupo de cadeias de fosfato. Membranas biológicas normalmente envolvem duas camadas de fosfolipídios com suas caudas apontando para dentro, uma estrutura chamada de camada dupla de fosfolipídio.
- O colesterol, outro lipídio composto por quatro anéis de carbono interligados, é encontrado ao lado dos fosfolipídios no núcleo da membrana.
- As proteínas das membranas podem se estender parcialmente pela membrana plasmática, cruzar a membrana completamente, ou ficar livremente anexadas às superfícies de dentro ou de fora.
- Grupos de carboidrato estão presentes apenas na superfície externa da membrana plasmática e estão anexados a proteínas, formando glicoproteínas, ou lipídios, formando glicolipídios.
As proporções de proteínas, lipídios e carboidratos na membrana plasmática variam entre tipos de células diferentes. Contudo, para uma célula humana normal, as proteínas são responsáveis por cerca de 50 por cento da composição da massa, os lipídios (de todos os tipos) são responsáveis por 40 por cento, e os 10 por cento restantes vêm dos carboidratos.
3.2 Funções da Membrana Plasmática 
A membrana plasmática contém e delimita o espaço da célula, mantém condições adequadas para que ocorram as reações metabólicas necessárias. Ela seleciona o que entra e sai da célula, ajuda a manter o formato celular, ajuda a locomoção e muito mais.
3.3 Permeabilidade Seletiva
A permeabilidade seletiva é uma propriedade da membrana plasmática que consiste em controlar a entrada e saída de substâncias da célula. Através da permeabilidade seletiva, a membrana plasmática seleciona as substâncias que devem entrar e sair da célula.
Podemos dizer que a membrana atua como um filtro, permitindo a passagem de substâncias pequenas e impedindo ou dificultando a passagem de substâncias de grande porte. Água, gás oxigênio e alimento devem entrar na célula. Enquanto, o gás carbônico e excreções devem sair.
A permeabilidade seletiva é fundamental para que a célula desempenhe suas atividades metabólicas adequadamente.
3.3.1 Transporte de substâncias através da membrana
Algumas substâncias podem atravessar a membrana plasmática livremente, sem gasto de energia. Esse processo é denominado de Transporte Passivo. Ele ocorre porque o fluxo do soluto segue o seu gradiente de concentração, do mais concentrado para o menos concentrado. Ou seja, a favor do gradiente de concentração.
São exemplos de Transporte Passivo:
- Difusão Simples: É a passagem de partículas de onde estão mais concentradas para regiões em que sua concentração é menor.
- Difusão Facilitada: É a passagem, através da membrana, de substâncias que não se dissolvem em lipídios, ajudadas pelas proteínas (permeases) que permeiam a bicamada lipídica da membrana.
- Osmose: É a passagem de água de um meio menos concentrado (hipotônico) para outro mais concentrado (hipertônico).
Em outros casos, a membrana é capaz de absorver ou expulsar ativamente substâncias para dentro ou para fora da célula, com gasto de energia. Esse processo é denominado de Transporte Ativo.
São exemplos de Transporte Ativo:
- Bomba de Sódio e Potássio: Corresponde a passagem dos íons sódio e potássio para a célula, devido às diferenças de suas concentrações.
- Transporte Acoplado: Esse tipo de transporte não utiliza diretamente a energia metabólica do ATP, mas sim a energia derivada da bomba de sódio e potássio. Além disso, depende das proteínas transportadoras encontradas na membrana.
- Transporte em Bloco: Ocorre quando a célula transfere grande quantidade de substâncias para dentro ou para fora do seu meio intracelular. Pode ser por endocitose, transporte em quantidade de substâncias para o interior da célula. Ou por exocitose, transporte de substâncias, em quantidade, para fora da célula.
3.3.2 Endocitose e Exocitose
A endocitose e a exocitose são dois processos de transporte de substâncias, que envolvem a entrada e a saída de grandes partículas da célula. A endocitose e a exocitose são dois tipos de transporte ativo, ou seja, há gasto de energia durante os processos. O lisossomo é a organela envolvida nesses processos, pois é a responsável pela digestão intracelular.
3.3.2.1 Endocitose 
A endocitose é um processo de absorção de partículas na célula por meio de vesículas, chamadas de endossomos. Os endossomos são formados a partir da invaginação da membrana plasmática, que posteriormente se separam e ficam livres no interior da célula.
Estas são formadas por invaginação da membrana plasmática, seguida de fusão e separação de um segmento da mesma.
A endocitose pode ocorrer de três formas:
- Fagocitose: Englobamento de partículas maiores e sólidas, como bactérias ou protozoários.
- Endocitose mediada: Englobamento de partículas líquidas.
- Pinocitose: Funciona como a fagocitose, porém, as partículas ligam-se com proteínas receptoras específicas presentes na membrana plasmática.
3.3.2.2 Exocitose 
A exocitose consiste na eliminação dos restos das partículas digeridas para fora da célula. Ao final do processo de digestão das partículas, a célula precisa eliminar os seus restos. Esse processo de eliminação dos restos da digestão celular é chamado de clasmocitose. Os restos, que estão contidos na vesícula, serão encaminhados até a membrana e se fundirá com ela. Por conseguinte,ela se abrirá para o exterior e eliminará o conteúdo. A membrana da vesícula irá se reintegrar à membrana da célula que realizou a endocitose. A exocitose também pode ocorrer em células secretoras, sendo a forma pela qual a célula irá secretar as substâncias que produz. Por exemplo, as células de glândulas que liberam hormônios.
A exocitose pode ocorrer de duas formas:
- Exocitose constitutiva: liberação de substâncias de forma contínua.
- Exocitose regulada: a eliminação de substâncias só ocorre na presença de um estímulo.
3.4 Proteínas da Membrana Plasmática 
As proteínas são o segundo maior componente das membranas plasmáticas. Há duas categorias principais de proteínas da membrana: integrais e periféricas.
As proteínas integrais de membrana são, como seu nome sugere, integradas à membrana: elas têm pelo menos uma região hidrofóbica que as ancora no interior hidrofóbico da bicamada de fosfolípidos. Algumas estão apenas parcialmente ancoradas na membrana, enquanto outras estão inseridas de um lado a outro da membrana e estão expostas nos dois lados
As proteínas que se estendem através das duas camadas da membrana são chamadas proteínas transmembrana.
As porções de uma proteína integral de membrana localizadas dentro da membrana são hidrofóbicas, enquanto aquelas que são expostas para o fluido extracelular ou para o citoplasma tendem a ser hidrofílicas. As proteínas transmembrana podem atravessar a membrana plasmática apenas uma vez ou podem ter até doze seções diferentes que atravessam a membrana. Um segmento típico que atravessa a membrana consiste de 20 a 25 aminoácidos hidrofóbicos dispostos em uma alfa-hélice, embora nem todas as proteínas transmembrana se encaixem neste modelo. Algumas proteínas integrais de membrana formam um canal que permite que íons ou outras pequenas moléculas passem através da membrana.
Proteínas periféricas de membrana são encontradas no exterior e no interior das superfícies das membranas, conjugadas tanto às proteínas integrais quanto aos fosfolipídeos. Ao contrário das proteínas integrais de membrana, proteínas periféricas de membrana não aderem ao interior hidrofóbico da membrana, e tendem a ser mais frouxamente ligadas.
4. Núcleo 
O núcleo celular é uma estrutura presente nas células eucariontes, sendo, justamente, a principal característica que as difere das células procariontes, essas que têm o material genético nucleóide. Para facilitar a compreensão, é possível fazer uma analogia. Digamos que as células são indústrias, cada departamento dentro da empresa é responsável por desempenhar uma função específica. Nesse caso, esses departamentos seriam as organelas, como complexo de Golgi, mitocôndrias, entre outros. O núcleo, nessa comparação, seria o setor da gerência ou da administração. Isso ocorre porque é, exatamente, na região nuclear que estão presentes as informações genéticas que coordenam e comandam as funções celulares.
Embora exista apenas um núcleo por célula na grande maior parte dos eucariotas, a quantidade dessas estruturas é variável, existindo casos em que as células não possuem núcleo algum, como as hemácias. Essa multiplicidade nuclear das células também pode ser ilustrada com as fibras musculares, que são polinucleadas (vários núcleos), e com os hepatócitos, que são binucleados (dois núcleos). Com relação à forma dos núcleos, é comum acreditar que eles são redondos. Entretanto, isso não é bem verdade. O que acontece é que a forma dos núcleos, geralmente, acompanha a forma da célula em si. Assim, é bastante frequente encontrá-los arredondados, entretanto, eles também podem se apresentar alongado e, até mesmo, com formato irregular.
4.1 Estrutura do Núcleo
O núcleo das células é uma região onde há intensa atividade, como síntese de proteínas, duplicação do DNA, entre outras. Por essa razão, existem certas mudanças na configuração das estruturas nucleares. Dessa forma, para caracterizá-las é necessário escolher uma fase em que o núcleo esteja mais estável, por assim dizer. Essa fase é denominada interfase, que se trata do hiato entre uma divisão celular e outra.
Uma vez nessa fase mais estável, o núcleo tem seu arranjo bem definido. Basicamente, ele é composto pela carioteca, cromatina, nucleoplasma e nucléolo. A carioteca delimita o núcleo separando-o do citoplasma e é formada por duas membranas biológicas. Assim como todas as membranas biológicas, elas exercem um controle sob o que entra e o que sai do núcleo. Outra característica dessa estrutura é que a membrana externa se comunica diretamente com o retículo endoplasmático rugoso.
A cromatina nada mais é do que a associação do DNA com proteínas. Ela possui a forma de fios alongados que podem estar mais ou menos condensados nessa fase da vida celular. É a cromatina que, na mitose, atinge alto nível de condensação formando os cromossomos que podem ser visualizados ao microscópio. Ou seja, a cromatina e os cromossomos se tratam basicamente da mesma estrutura, diferenciando-se, em resumo, pelo seu grau de condensação. Em meio a cromatina, é possível encontrar estruturas nucleares, geralmente, esféricas chamadas de nucléolo. Essas estruturas são bastante importantes porque se relacionam com a produção de RNA ribossômico que, por sua vez, é relacionado com a produção dos ribossomos. Já o nucleoplasma se trata do meio aquoso, rico em moléculas usadas nas funções nucleares, em que a cromatina e o nucléolo estão mergulhados.
4.2 Função do Núcleo
Uma vez que o núcleo é uma estrutura complexa em que está localizado o material genético, é possível destacar algumas funções. Primeiramente, o envoltório nuclear desempenha uma função de proteção, ou seja, ele impede que moléculas que poderiam causar efeitos deletérios entrem em contato com o DNA. Em uma segunda análise, a estrutura nuclear é a responsável pela coordenação das reações e das funções celulares. Existem diversas moléculas, como proteínas, que regulam, desencadeiam ou medeiam algumas funções celulares. Essas moléculas, muitas vezes, têm de ser sintetizadas pela célula e é, justamente, no núcleo que as “receitas” de como produzi-las estão codificadas.
Sob outro aspecto, existe outra função de suma importância: a hereditariedade. A hereditariedade é responsável pelo fato de o indivíduo gerado compartilhar características do indivíduo gerador. Isso ocorre porque, para gerar novos indivíduos ou novas células, ocorre um processo denominado divisão celular. Nesse processo, parte (no caso da meiose) ou todo (na mitose) o material genético da célula geradora é passado à célula gerada. Vale ressaltar que a possibilidade de herança genética é muito importante para a história evolutiva. Isso acontece da seguinte forma: digamos que exista um gene que dá uma característica vantajosa para um organismo. Somente por causa da hereditariedade é que esse gene tem a possibilidade de ser passado para a progênie.
4.3 Núcleo Interfásico 
Uma célula bacteriana, por não possuir carioteca o envoltório nuclear, é classificada como procariótica. Células de animais e vegetais, que possuem núcleo individualizado e delimitado pela carioteca, são eucarióticas.
Além de carioteca, o núcleo celular possui, em seu interior, substâncias específicas para as funções que executa: DNA, RNA, proteínas, etc.
Chamamos de interfase o período em que a célula não está se dividindo, ou seja, o período entre duas divisões celulares. Apesar da aparente inatividade do núcleo interfásico, importantes processos metabólicos acontecem nessa etapa da vida da célula. A duplicação do DNA e a produção de RNA são os mais significativos.
Na maioria das células, o núcleo é único, esférico e tem posição central. Os glóbulos vermelhos dos mamíferos, células do sangue, são anucleados. As células musculares estriadas têm dezenas de núcleos que ocupam a periferia das células, junto da membrana plasmática.
4.3.1 Componentes do Núcleo Interfásico
CARIOTECA
A carioteca (ou envoltório nuclear) é visível ao microscópio eletrônico, em que é vista como dois folhetos sobrepostos. Possuiporos grandes que permitem livre intercâmbio de moléculas entre o núcleo e o citoplasma.
O envoltório nuclear apresenta continuidade com as membranas do retículo endoplasmático, sugerindo que façam parte de um mesmo sistema de membranas, todas de natureza lipoprotéica.
CARIOLINFA
A cariolinfa (ou suco nuclear) é uma gelatina fluida que se assemelha ao hialoplasma, com o qual tem comunicação direta através dos poros da carioteca. Comparada com o hialoplasma, mostra maior concentração de proteínas, de RNA e de nucleotídeos.
NUCLÉOLOS
São corpúsculos esféricos, densos, intensamente corados nas preparações usuais de microscopia. Não possuem membrana e seu número é variável, geralmente um ou dois por núcleo, e estão ausentes nas células procarióticas. São constituídos de proteínas e DNA, responsável pela produção de RNA ribossômico, que constitui os ribossomos no citoplasma.
Durante a divisão celular, os nucléolos desaparecem e seus constituintes participam da formação dos ribossomos, distribuídos entre as células-filhas da divisão. Reaparecem no final da divisão, produzidos pela região terminal de certos cromossomos, a zona organizadora do nucléolo.
CROMATINA
O DNA é o material genético das células e contém as informações que controlam a estrutura e as atividades das células e do organismo inteiro. Também é o responsável pela transmissão dessas informações de um indivíduo para os descendentes.
O material genético das células procarióticas é representado pelo cromossomo circular que contém apenas DNA. Nas células eucarióticas, o material genético é formado pela cromatina, constituída por DNA e proteínas chamadas histonas.
Na intérfase, a cromatina mostra-se como um emaranhado de filamentos longos e finos, cuja maior parte encontra-se aderida à face interna da carioteca. As porções descondensadas são chamadas de eucromatina, enquanto as partes já enoveladas durante a intérfase formam a heterocromatina.
4.3.2 Diferença do Núcleo Interfásico e Núcleo Mitótico
O núcleo interfásico, como o nome já diz, é o núcleo na fase de interfase, ou seja, composto por cromatina (Cromossomo descondensado) e nucléolo.
Já o núcleo mitótico é o núcleo no momento de divisão (mitose/meiose), quando a carioteca desaparece e os cromossomos se condensam, ou seja no núcleo mitótico não há nucléolo nem cromatina, somente cromossomos.
4.4 Hipótese de Lyon 
A partir da década de 1960, evidências permitiram que a pesquisadora inglesa Mary Lyon levantasse a hipótese de que cada corpúsculo de Barr forre um cromossomo X que, na célula interfásica, se espirala e se torna inativo, dessa forma esse corpúsculo cora-se mais intensamente que todos os demais cromossomos, que se encontram ativos e na forma desespiralizada de fios de cromatina.
Segundo a hipótese de Lyon, a inativação atinge ao acaso qualquer um dos dois cromossomos X da mulher, seja o proveniente do espermatozoide ou do óvulo dos progenitores. Alguns autores acreditam que a inativação de um cromossomo X da mulher seria uma forma de igualar a quantidade de genes nos dois sexos. A esse mecanismo chamam de compensação de dose. Como a inativação ocorre ao acaso e em uma fase do desenvolvimento na qual o número de células é relativamente pequeno, é de se esperar que metade das células de uma mulher tenha ativo o X de origem paterna, enquanto que a outra metade tenha o X de origem materna em funcionamento. Por isso, diz que as mulheres são “mosaicos”, pois – quanto aos cromossomos sexuais apresentam dois tipos de células. A determinação do sexo nuclear (presença do corpúsculo de Barr) tem sido utilizada em jogos olímpicos, quando há dúvidas quanto ao sexo do indivíduo.
4.4.1 O sistema X0
Em algumas espécies, principalmente em insetos, o macho não tem o cromossomo Y, somente o X; a fêmea continua portadora do par cromossômico sexual X. Pela ausência do cromossomo sexual Y, chamamos a esse sistema de sistema X0. As fêmeas são representadas por 2A + XX (homogaméticas) e os machos 2A + X0 (heterogaméticos).
4.4.2 O Sistema ZW
Em muitas aves (inclusive os nossos conhecidos galos e galinhas), borboletas e alguns peixes, a composição cromossômica do sexo é oposta à que acabamos de estudar: o sexo homogamético é o masculino, enquanto as fêmeas são heterogaméticas. Também a simbologia utilizada, nesse caso, para não causar confusão com o sistema XY, é diferente: os cromossomos sexuais dos machos são representados por ZZ, enquanto nas fêmeas os cromossomos sexuais são representados por ZW.
5. Retículo Endoplasmático Rugoso (RER)
O retículo endoplasmático, quando associado aos ribossomos adquire uma aparência áspera, motivo pelo qual é chamado de rugoso ou granuloso. Está localizado no citoplasma, próximo ao núcleo, sendo a sua membrana uma continuação da membrana nuclear externa.
5.1 Funções do RER
A proximidade com o núcleo torna a síntese de proteínas mais eficiente, uma vez que o RER pode enviar rapidamente um sinal para o núcleo iniciar o processo de transcrição do DNA, e ainda quando há proteínas deformadas ou desdobradas (inativas), há um sinal específico para melhorar o processo, caso contrário, será sinalizado que a célula deve ser encaminhada para uma morte programada (apoptose).
5.2 Relação entre o Núcleo e o RER
O retículo endoplasmático é formado por canais delimitados por membranas. Esses canais comunicam-se com o envoltório nuclear (carioteca). O retículo endoplasmático pode ser considerado uma rede de distribuição, levando material de que a célula necessita, de um ponto qualquer até seu ponto de utilização. O retículo endoplasmático tem, portanto, a função de transporte servindo como canal de comunicação entre o núcleo celular e o citoplasma.
5.3 Teoria das Endomembranas 
O sistema endomembranar (endo- = "dentro") é um grupo de membranas e organelas das células eucarióticas que trabalham em conjunto para modificar, empacotar e transportar lipídios e proteínas. Ele inclui uma variedade de organelas, tais como o envoltório nuclear e lisossomos, que talvez você já conheça, e o retículo endoplasmático e complexo de Golgi, que abordaremos em breve.
Embora não esteja tecnicamente dentro da célula, a membrana plasmática também faz parte do sistema endomembranar. Como veremos, a membrana plasmática interage com outras organelas endomembranares, e é por ela que as proteínas secretadas (como as enzimas pancreáticas da introdução) são exportadas. Nota importante: o sistema endomembranar não inclui as mitocôndrias, cloroplastos ou peroxissomos.
6. Peroxissomos 
Peroxissomos ou peroxissomas são organelas celulares encontradas nas células vegetais e animais. Em formato de vesículas arredondadas, eles estão presentes no citoplasma da célula.
Os peroxissomos exercem funções importantes no interior das células, uma vez que apresentam enzimas digestivas responsáveis por oxidar substâncias orgânicas.
6.1 Estrutura dos Peroxissomos 
Os peroxissomos são pequenas estruturas em formato arredondado os quais estão envoltos por uma membrana lipoproteica. Em seu interior contém enzimas oxidases, responsáveis pela oxidação de substâncias.
6.2 Função dos Peroxissomos 
A principal função do peroxissomos é digerir algumas substâncias. Isso porque em seu interior estão armazenadas as enzimas oxidases.
Essas enzimas oxidam os ácidos graxos para a síntese de colesterol. E também são usados como matéria-prima na respiração celular com o intuito de obter energia.
Nas reações de oxidação é produzido o peróxido de hidrogênio (H2O2), e por isso essa organela recebe esse nome.
No corpo humano, os peroxissomos são encontrados nas células que formam os rins (células renais) e o fígado (células hepáticas).
No fígado, eles auxiliam na produção de sais biliares e também na neutralização de algumas substâncias tóxicas para o corpo através da enzima catalase. Sendo assim, eles auxiliam na desintoxicação celular proveniente, por exemplo, do uso do álcool e de medicamentos.
2 H2O2 → enzima catalase → 2 H2O + O2
Na reação química acima, podemos notar quea enzima catalase dos peroxissomos degrada o peróxido de hidrogênio, transformando-o em água e oxigênio.
6.3 Peroxissomos e Glioxissomos 
Nas células vegetais, os peroxissomos estão presentes nas folhas e sementes. No entanto, o que existe é uma variação ou tipo de peroxissomo denominado de glioxissomos.
Os glioxissomos estão presentes somente nas células vegetais no ciclo do glioxilato, que converte ácidos graxos em açúcares.