Membrana Nuclear - Apostilas - Biologia, Notas de estudo de Biologia. Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUC-RS)
Paulo89
Paulo891 de Março de 2013

Membrana Nuclear - Apostilas - Biologia, Notas de estudo de Biologia. Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUC-RS)

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Apostilas sobre a membrana nuclear, estudo das características e funções orgânicas, evolução celular, tipos celulares, membranas biológicas, composição da membrana plasmática.
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Introdução

A organização dos seres vivos vai muito além da organização da matéria sem vida. Enquanto esta é formada por átomos que podem reunir-se e formar moléculas e,às vezes, cristais,nos seres vivos as moléculas organizam-se de modo extremamente complexo,formando unidades denominadas células.

O trabalho a seguir fala resumidamente sobre Células,Tipos celulares,Membranas e suas composições,fluidez e transporte através da mesma,Citoplasma,Citoesqueleto,Organelas citoplasmáticas,Metabolismo,Núcleo celular e Organização do material genético.

Ao longo desse trabalho veremos a importância de cada um desses temas para o funcionamento do corpo

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Estudo das características e funções orgânicas

Toda matéria existente no universo é feita de átomo.Alguns podem se ligar a outros e formar moléculas . Cada molécula de água é formada por dois átomos de hidrogênio ligados a um de oxigênio.Outros átomos podem se ligar e formar compostos iônicos. É o caso do cloro e do sódio, que formam o cloreto de sódio (o sal comum). A força que mantém os átomos unidos é chamada de ligação química.

Água, gás carbônico, oxigênio e sais minerais, como o cloreto de sódio, são compostos relativamente simples e fazem parte do grupo das substâncias inorgânicas (figura 1) . Elas são chamadas também de substâncias minerais, pois são encontradas em rochas, no solo, no ar e na água.

(Figura 1) Fórmulas de moléculas de substâncias orgânicas (água e gás carbônico).O átomo de carbono está representado por uma esfera azul;o de oxigênio,por esferas vermelhas;o de hidrogênio,por esferas verdes.Na fórmula estrutural,os traços indicam as ligações químicas entre os átomos.A fórmula molecular indica apenas o número de casa átomo por moléculas.

Nos seres vivos, além de substâncias inorgânicas, há muitas substâncias orgânicas (açucares,gorduras,proteínas,vitaminas,etc.),formadas por átomos de carbono ligados entre si,que podem construir longas cadeias. Unidos a essas cadeias estão átomos de hidrogênio,de oxigênio e de nitrogênio,entre outros. As substâncias orgânicas são maiores e mais complexas que as inorgânicas (figura 2) .

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(Figura 2) Algumas moléculas orgânicas. A glicose é uma molécula relativamente pequena;na sua fórmula estrutural,podemos omitir os átomos de carbono localizados nos vértices da figura. Encontrada nas plantas,a clorofila possui 55 átomos de carbono,72 átomos de hidrogênio,1 de magnésio,4 de nitrogênio e 5 de oxigênio. Entre outras funções,a vitamina C protege partes da célula contra oxidações.

A expressão “substância orgânica” vem de uma época em que se pensava que elas só poderiam ser produzidas no interior dos organismos. Hoje inúmeras substâncias orgânicas são fabricadas em laboratório.

Evolução celular

Toda criatura viva na terra é constituída de células, pequenos compartimentos cercados por membrana lipoprotéica que concentra uma solução aquosa de diversas moléculas. As formas mais simples de vida são células que se propagam pela auto divisão binária. Organismos complexos, tais como nós mesmos, são cidades celulares nas quais grupos de células executam funções especializadas e estão ligadas por um intricado sistema de comunicação. Todos os organismos, e todas as células que os constituem, acreditam-se que tenham origem de um ancestral comum através de bilhões de anos de pressão seletiva. Isto envolve dois processos fundamentais:

• a ocorrência de variação aleatória na informação genética passada de um indivíduo aos seus descendentes e,

• seleção em favor da informação genética que de alguma forma ajudou a sobreviver e se propagar os que a continham.

Evolução é um dos princípios centrais da biologia, guiando-nos de forma a podermos encontrar um sentido no quebra-cabeça da variedade de formas vivas no planeta.

As condições do planeta no primeiro bilhão de anos ainda é tema de muita controversa. Há consenso em torno da idéia que a terra era um lugar hostil, com grande atividade vulcânica, muita luz e chuvas torrenciais. Existia pouco, se é que havia oxigênio livre no planeta, nenhuma camada de ozônio para absorver a radiação ultravioleta do sol. Simples moléculas (contendo carbono) são sintetizadas sob as mesmas condições em laboratório. A melhor evidência veio do resultado da mistura de gases como CO2, CH4, NH3 e H2 com água, aquecidos e energizados com descargas elétricas e radiação ultravioleta. Nestas condições estas moléculas reagem para

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formar outras pequenas moléculas orgânicas em grande quantidade, entre si ou com outras moléculas podem ainda reagir e desta forma temos as mais representativas moléculas orgânicas encontradas nas células, incluindo aminoácidos, açúcares, purinas e pirimidinas.

Moléculas orgânicas como aminoácidos e nucleotídeos possuem a capacidade química de se associarem para formar polímeros. Um aminoácido pode juntar-se a outro através de uma ligação peptídica e dois nucleotídeos podem se unir por uma ligação fosfodiéster. A repetição destas reações leva a construção de polímeros lineares conhecidos como polipeptídeos ou polinucleotídeos, respectivamente. Atualmente as células vivas apresentam grandes polipeptídeos conhecidos como proteínas e polinucleotídeos (RNA e DNA reconhecidos como moléculas armazenadoras de informação). Tais moléculas são vistas como constituintes essenciais para as células.

Um restrito conjunto de 20 aminoácidos constitui os blocos universais de construção para todas as proteínas enquanto, as moléculas de RNA e DNA, apresentam apenas quatro tipos de nucleotídeos. É ainda incerto porque tais moléculas foram selecionadas a despeito de outras quimicamente similares. Os mais antigos polímeros puderam certamente ter sido formados de várias maneiras (aquecimento de componentes orgânicos secos, atividade catalítica de altas concentrações de fosfato inorgânico ou pela catálise de minerais). Sob condições de laboratório, os produtos de reações similares são polímeros de vários tamanhos e seqüências aleatórias. Neste contexto um particular aminoácido ou nucleotídeo adicionado em qualquer ponto, depende principalmente de variáveis de probabilidade. Contudo, uma vez que o polímero é formado, ele pode exercer influência sobre si mesmo, agindo por autocatálise.

A origem da vida requer que uma variedade de tais moléculas que possuam uma característica crucial: a habilidade de catalisar reações que leva direta ou indiretamente à produção de mais moléculas que por sua vez, catalisam a si mesma.

Mas que moléculas teriam características autocatalíticas? Atualmente nas células vivas, a molécula com a maior capacidade catalítica são os polipeptídios compostos de diferentes aminoácidos com diversas cadeias laterais e conseqüentemente capazes de adotar diversas formas tridimensionais com diferentes disposições para os sítios reativos. Mas embora polipeptídios sejam versáteis como moléculas catalíticas, não se sabe como estas moléculas poderiam se multiplicar em cópias de seqüência idêntica. Atualmente se tem conhecimento de proteínas com capacidade de copiar a si mesmas. Os prions são proteínas com capacidade de transformar uma outra proteína de mesmo tipo em sua cópia exata. Mas para fazer isso é necessário que outra proteína do mesmo tipo já exista.

Os dois tipo celulares: procariontes e eucariontes

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Os seres vivos podem ser divididos em procariontes e eucariontes .

Os procariontes ou protocariontes (proto=primitivo; cario=núcleo) são unicelulares e têm a estrutura celular mais simples,sem núcleo individualizado (figura 3) . A sua principal característica é a ausência de carioteca (cario=núcleo; teca= invólucro) individualizando o núcleo celular, pela ausência de alguns organelas e pelo pequeno tamanho que se acredita que se deve ao fato de não possuírem compartimentos membranosos originados por evaginação ou invaginação. São representadas por bactérias,nas quais estão incluídas as algas azuis ou cianofíceas e os micoplasmas,grupo de bactérias sem parede celular.

Estas células são desprovidas de mitocôndrias, plastídeos, complexo de Golgi, retículo endoplasmático e sobretudo cariomembrana o que faz com que o DNA fique disperso no citoplasma.

A estrutura celular dos eucariontes (eu=verdadeiro) é mais complexa. A célula eucariótica apresenta núcleo-o material genético está separado do citoplasma por uma membrana nuclear- e outras estruturas que não aparecem nos procariontes (figura 3) .Alguns seres vivos,como os protozoários,algumas algas e certos fungos,são unicelulares;outros,como os animais,as plantas e os fungos em geral,são pluricelulares.

(Figura 3) Esquema geral de uma bactéria,de uma célula animal e de uma célula vegetal.

É altamente provável que estas células tenham surgido por um processo de aperfeiçoamento contínuo das células procariontes por dois processos:

• invaginações da membrana formaram canais e vesículas e originaram várias estruturas,como a membrana nuclear,o retículo endoplasmático,o aparelho de Golgi e outras estruturas;

• outras organelas,como a mitocôndria e o cloroplasto, surgiram de bactérias que invadiram as células primitivas e passaram a viver em seu interior.

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Membranas biológicas

As membranas biológicas delimitam as células, separando os conteúdos celulares do meio envolvente. As membranas podem também delimitar compartimentos intracelulares que facilitam a ocorrência de processos metabólicos diversificados e eficientes (figura 4) . Sabe-se que as membranas possuem intensa atividade e que a estrutura das membranas são diferenciadas pela sua atividade. Contudo, apesar de todas as diferenciações elas possuem traços em comum:

• As membranas não são estruturas contínuas, mas sim organizações moleculares;

• Através das membranas realizam-se trocas materiais e energéticas, controladas e seletivas;

• As membranas participam de processos energéticos de transporte;

• A estrutura das membranas é basicamente fosfolipídeos e proteínas.

(Figura 4) Representa algumas interações entre sistemas membranares intracelulares e a membrana plasmática.

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Composição da membrana plasmática

A membrana plasmática é formada por fosfolipídios (nas células animais também há colesterol),proteínas e uma pequena quantidade de glicídios.

Os fosfolipídios compõem uma camada dupla. As regiões polares (nas quais estão o ácido fosfórico e a base nitrogenada) das moléculas da camada externa estão voltadas para a água do meio extracelular,e nas moléculas da camada interna as regiões polares estão voltadas para a água no interior da célula.Com isso,as regiões apolares ficam voltadas umas para as outras (figura 5).

A maioria das proteínas está mergulhada nessa camada dupla,interrompendo sua continuidade;são as proteínas integrais. Outras,as proteínas periféricas,estão aderidas à extremidade de proteínas integrais (figura 5) . Algumas proteínas atuam no transporte de substâncias para dentro ou para fora da célula. Outras são moléculas receptoras que se ligam a substâncias extracelulares e desencadeiam alguma atividade na célula. Essa ligação é feita por meio de um encaixe específico.

Os glicídios aparecem apenas na face externa,ligados aos lipídios (glicolipídios) ou às proteínas (glicoproteínas). Com certas proteínas,eles permitem que uma célula identifique outra do mesmo tecido e promovem a adesão entre elas. Além disso,participam da identificação de uma célula estranha.

Como as proteínas estão em constante deslocamento lateral, que dá um caráter dinâmico à estrutura da membrana,esse modelo é chamado de modelo do mosaico fluido ou de Singer e Nicholson, seus descobridores. A membrana fica parecendo um mosaico de proteínas em um fluido,os lipídios.

(Figura 5) Modelo de mosaico fluido para a membrana

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Fluidez da membrana

A fluidez da membrana é controlada por diversos fatores físicos e químicos. A temperatura influencia na fluidez: quanto mais alta ou baixa, mais ou menos fluida será a membrana, respectivamente. O número de duplas ligações nas caudas hidrofóbicas dos lipídios também influencia a fluidez: quanto maior o número de insaturações, mais fluida a membrana pois menor será a possibilidade de intração entre moléculas vizinhas. Também a concentração de colesterol influencia na fluidez: quanto mais colesterol, menos fluida. O colesterol, por ser menor e mais rígido, interage mais fortemente com os lipídeos adjacentes, diminuindo sua capacidade de movimentação. Toda as membranas celulares apresentam a mesma organização básica,sendo constituídas por duas camadas lipídicas fluidas e contínuas,onde estão inseridas moléculas protéicas,constituindo um mosaico fluido. Esse modelo explica todos os dados experimentais conhecidos e é valido para todas as membranas celulares (mitocôndrias,cloroplastos,retículo endoplasmático,aparelho de Golgi,lisossomos,endossomos,vesículas de secreção,peroxissomos,envelope nuclear,membrana plasmática e outras). As moléculas da camada dupla de lipídios estão organizadas com suas cadeias apolares (hidrofóbicas) voltadas para o interior da membrana,enquanto as cabeças polares (hidrofílicas) ficam voltadas para o meio extracelular ou para o citoplasma,que são meios aquosos. Essas duas camadas lipídicas estão associadas devido à interação hidrofóbica de suas cadeias apolares (figura 6) . As proteínas da membrana possuem resíduos hidrofílicos e hidrofóbicos,e ficam mergulhadas na camada lipídica,de tal modo que:

• os resíduos hidrofóbicos das proteínas estão no mesmo nível das cadeias hidrofóbicas dos lipídios,e

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• os resíduos hidrofílicos das proteínas ficam na altura das cabeças polares dos lipídios,em contato com o meio extracelular ou com o citoplasma.

(Figura 6) As membranas celulares são constituídas por duas camadas de moléculas lipídicas,com as cadeias apolares (hidrofóbicas) colocadas no interior da membrana e as extremidades polares (hidrofílicas) voltadas para as superfícies da membrana.As moléculas das proteínas integrais estão mergulhadas na camada lipídicas,com as porções hidrofóbicas no centro e as porções hidrofílicas nas superfícies da membrana. Moléculas de hidratos de carbono associam-se a proteínas da membrana,para formar glicoproteínas,e a lipídios,formando glicolipídios .

Funções da membrana celular

A membrana celular é responsável pela manutenção de uma substância do meio intracelular, que é diferente do meio extracelular e pela recepção de nutrientes e sinais químicos do meio extracelular (figura 7) . Para o funcionamento normal e regular das células, deve haver a seleção das substâncias que entram e o impedimento da entrada de partículas indesejáveis, ou ainda, a eliminação das que se encontram no citoplasma. Por ser o componente celular mais externo e possuir receptores específicos, a membrana tem a capacidade de reconhecer outras células e diversos tipos de moléculas, como hormônios. As membranas celulares possuem mecanismos de adesão, de vedação do espaço intercelular e de comunicação entre as células. Os microvilos ou microvilosidades são muito frequentes e aumentam a superfície celular. Não confundir a membrana celular com a parede celular (das células vegetais, por exemplo), que

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tem uma função principalmente de proteção mecânica da célula. Devido à membrana citoplasmática não ser muito forte, as plantas possuem a parede celular, que é mais resistente.

A membrana celular é uma camada fina e altamente estruturada de moléculas de lípidos e proteínas, organizadas de forma a manter o potencial elétrico da célula e a controlar o que entra e sai da célula (permeabilidade seletiva da membrana). Sua estrutura só vagamente pode ser verificada com um microscópio de transmissão eletrônica. Muitas vezes, esta membrana contém proteínas receptoras de moléculas específicas, os receptores de membrana, que servem para regular o comportamento da célula e, nos organismos multicelulares, a sua organização em tecidos (ou em colônias). Por outro lado, a membrana celular não é, nem um corpo rígido, nem homogêneo – é muitas vezes descrita como um fluido bidimensional e tem a capacidade de mudar de forma e invaginar-se para o interior da célula, formando alguns dos seus organelos.

(Figura 7) Superfície extracelular da membrana e Superfície intracelular da membrana

Transporte através da membrana

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Devido ao seu interior hidrofóbico, a bicamada lipídica das membranas celulares serve como uma barreira á passagem da maioria das moléculas polares. No entanto, para fazer uso dessa barreira, as células tiveram que desenvolver meios para transferir moléculas hidrossolúveis específicas através das suas membranas para ingerir nutrientes essenciais, excretar produtos metabólicos e regular concentrações intracelulares de íons. As células também podem transferir macromoléculas e grandes partículas através de suas membranas, mas os mecanismos envolvidos na maioria desses casos são diferentes daqueles utilizados para tranferir pequenas moléculas. A importância do transporte de membrana está indicada pelo grande número de genes que codificam para proteínas de transporte em todos os organismos, perfazendo entre 15 e 30% das proteínas de membrana em todas as células.

Existem Duas Principais Classes de Proteínas de Transporte de Membrana:

Carreadoras e Canais

As proteínas de transporte de membrana especiais são responsáveis pela transferência de tais solutos através das membranas celulares. As proteínas carreadoras e as proteínas de canal são duas principais classes de proteínas transportadoras de membrana. As proteínas carreadoras (também chamadas carreadores, permeases ou transportadores) ligam o soluto especifico a ser transportado e sofrem uma serie de mudanças conformacionais para transferir o soluto ligado através da membrana. A proteína canal, em contraste, interagem muito mais fracamente com o soluto a ser transportado. Elas formam poros aquosos que se estendem através deles e, portanto cruzem a membrana. Os íonoforos, que são pequenas moléculas hidrofóbicas produzidas por microorganismos, podem ser usados como ferramentas para aumentar a permeabilidade das membranas celulares a íons inorgânicos específicos.

O Transporte Ativo pode ser dirigido por Gradientes de Íons

Algumas proteínas carregadoras Simplesmente transportam um único soluto de um lado ao outro das membranas. Elas são denominadas Uniportes. O transporte acoplado envolve a transferência simultânea de um segundo soluto na mesma direção, realizado pelo Simportes, ou a transferência de um segundo soluto na direção oposta, realizado por Antiportes.

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O Citoplasma

Os componentes do citoplasma

O citoplasma é constituído por um material mais ou menos viscoso , chamado hialoplasma. Nele estão mergulhadas estruturas consideradas vivas, os orgânulos do citoplasma. O Citoplasma circundante consiste do citosol e das organelas citoplasmáticas nele imersas. O Citosol, que reapresenta um pouco mais que a metade do volume total de célula, é o sítio de síntese e de degradação de proteínas. Ele também desempenha a maior parte do metabolismo intermediário

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da célula, isto é, as muitas reações pelas quais algumas pequenas moléculas são degradadas e outras são sintetizadas para fornecer os blocos de construção das macromoléculas.

O Hialoplasma

Quimicamente o hialoplasma é constituído de água e moléculas de proteína, formando uma dispersão que os químicos chamam de colóide. A região mais externa do citoplasma é o ectoplasma que é bastante viscoso. A parte interna do hialoplasma é o endoplasma ou citosol que é mais fluida e característica de colóide no estado de sol.

A ciclose

É uma corrente citoplasmática orientada num certo sentido, sendo bem visível especialmente no endoplasma de muitas células vegetais. A velocidade da ciclose é aumentada pela elevação da luz e da temperatura.

O retículo endoplasmático

São uns sistemas de membranas duplas, lipoprotéicas. Essas membranas constituem as vezes, sacos achatados e, outras vezes túbulos. Conhecem-se dois tipos de retículos: Os retículos endoplasmáticos liso, constituídos apenas por membranas e o retículo endoplasmático rugoso que possui aderido ao lado externo das membranas grânulos chamados ribossomos. O retículo endoplasmático liso tem algumas funções bem óbvias:

• Facilitar reações enzimáticas

• As enzimas ficam associadas as sua membrana

• Promover a síntese de lipídios na célula

• O retículo produz triglicérides, fosfolipídios e esteróides

• Transportar substâncias no interior da célula, desta para o meio e vice-versa

• Suas membranas se comunicam com a carioteca e a membrana plasmática movimentando-se

• Regular a pressão osmótica

• O retículo para regular a pressão osmótica retira o hialoplasma e armazena substâncias em suas cavidades

• Armazena substâncias produzidas

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Quanto ao retículo rugoso além de desempenhar todas as funções do retículo liso ele ainda sintetiza proteínas, devido a presença de ribossomos.

Os ribossomos

Podem ser encontrados livremente no hialoplasma, ou então presos uns aos outros por uma fita de RNA; neste caso são chamado polissomos ou poliribossomos. Cada ribossomo é constituído por duas subunidades. Quimicamente essas estruturas são constituídas por RNA e proteínas. Os ribossomos quando associados a uma fita de RNA, juntam os aminoácidos de citoplasma para formar cadeias de proteínas.

Complexo de Golgi

O complexo de golgi de uma célula é constituído de várias unidades menores, os dictiossomos. Cada dictiossomos é composto por uma pilha de cinco ou mais sacos achatados, feitos de membrana dupla lipoprotéica, e disposto de forma regular.

Nas bordas dos sacos podem ser observadas vesículas em processo de brotamento, se difere do retículo endoplasmático liso devido ao empilhamento regular dos sacos achatados enquanto os componentes do retículo se distribuem de forma irregular na célula. Os papéis do complexo de golgi:

• Secreção da célula de ácino pancreático

• Os ácinos são pequenas estruturas glandulares que secretam as enzimas do suco pancreático

• Secreção de muco das células caliciformes do intestino

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• Na mucosa intestinal, existem células especiais em forma de cálice que produzem um liquido lubrificante e protetor, chamado muco. O muco é uns materiais complexos, constituídos principalmente por glicoproteínas (proteínas ligadas a polissacarídeos)

• O complexo de golgi também é responsável pela secreção da primeira parede que separa duas células vegetais em divisão

• O acrossomo do espermatozóide é secretado pelo complexo de golgi

• O complexo de golgi origina os lisossomos, vesículas cheias de enzimas.

(Figura 8) Componentes do Citoplasma

Citoesqueleto

As células devem organizar-se no espaço e interagir mecanicamente como o ambiente ao seu redor. Muitas células devem também ser capazes de modificar sua forma e de se mover de um lugar a outro. Todas essas funções estruturais e mecânicas apresentam-se altamente desenvolvidas em células eucarióticas, que são dependentes de um extraordinário sistema de filamentos denominado Citoesqueleto.

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O Citoesqueleto separa os cromossomos durante a mitose e a seguir divide a célula em duas, guia e direciona o trânsito intracelular de organela, transportando materiais de uma região a outra da célula. O Citoesqueleto dá condições de locomoção a determinadas células, como os espermatozóides, e permite que outras, como os fibroblastos e as células brancas do sangue, se movam pelas superfícies. É o citoesqueleto que guia o crescimento da parede celular vegetal e controla a impressionante diversidade de formas das células eucarióticas.

(Figura 9) O Citoesquelto

Auto-associação e Estrutura dos filamentos do Citoesqueleto

Três tipos de filamentos do citoesqueleto são comuns á maioria das células eucarióticas, sendo fundamentais para a organização espacial das mesmas. Os filamentos intermediários proporcionam força mecânica e resistência para enfrentar o estresse. Os microtúbulos determinam a posição das organelas delimitada e direcionam o transporte intracelular. Os sistemas do citoesqueleto sã dinâmicos e adaptáveis. De modo semelhante, grandes estruturas citoesqueléticas podem se manter ou sofrer modificações, de acordo com as necessidades, em intervalos de tempo que variam de menos de um minuto ao tempo total de vida da célula. A regulação do comportamento dinâmico e a montagem dos filamentos do citoesqueleto possibilitam que a célula eucariótica construa uma enorme variedade de estruturas a partir de três sistemas básicos de filamentos. Os Microtúbulos, que se encontram freqüentemente estruturados em um arranjo em forma de estrela com sua origem no centro da célula interfásica. Eles podem também formar estruturas de mobilidade denominadas cílios e flagelos na superfície de células ou de estruturas regularmente alinhadas em feixes que servem como trilhos para o transporte de material ao longo dos axônios neuronais.

Cada tipo de filamento do Citoesqueleto é construído a partir de subunidades protéicas menores

As estruturas do citoesqueleto ocorrem ao longo de toda a extensão da célula frequentemente unindo uma extremidade a outra e podendo estender-se por dezenas, ou mesmo centenas de

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micrômetros. Apesar disso, as moléculas protéicas individuais que compõem o citoesqueleto geralmente apresentam um pequeno tamanho, não excedendo poucos nanômetros.

Organelas Citoplasmáticas

(Figura 10) Organelas Citoplasmáticas

Retículo endoplasmático

O citoplasma das células eucariontes contém inúmeras bolsas e tubos cujas paredes têm uma organização semelhante à da membrana plasmática. Essas estruturas formam uma complexa rede de canais interligados, conhecida pelo nome de retículo endoplasmático, que pode ser de dois tipos: Rugoso (granular) e liso (agranular). O retículo Endoplasmático liso também é responsável pela produção de lipídios, desintoxicação do organismo (fígado) e ajuda a catalisar as reações químicas na célula, já o rugoso é responsável pela produção de proteínas graças a presença dos ribossomos. As proteínas fabricadas penetram nas bolsas e desloca-se em direção ao aparelho de golgi, passando pelos estreitos e tortuosos canais do retículo endoplasmático liso.

Complexo de Golgi

O complexo de golgi atua como centro de armazenamento, transformação, empacotamento e remessa de substâncias na célula, além de atuar na secreção do ácido pancreátil, na produção de polissacarídeos (muco, glicoproteína-RER), na produção de lipídios, na secreção de enzimas digestivas, formação da lamela média em células vegetais, formação do lisossomo e na formação do cromossomo do espermatozóide. O aparelho de Golgi desempenha papel fundamental na eliminação de substâncias úteis ao organismo, processo denominado secreção celular.

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Lisossomos

Os lisossomos (do grego lise, quebra, destruição) são bolsas membranosas que contêm enzimas capazes de digerir diversas substâncias orgânicas. Existem mais de cinqüenta tipos de enzimas hidrolíticas (atuam por hidrólise) alojadas no interior das pequenas bolsas lisossômicas. Os lisossomos estão presentes em praticamente todas as células eucariontes, sua origem é o Aparelho de Golgi.

Peroxissomos

Peroxissomos são bolsas membranosas que contêm alguns tipos de enzimas digestivas, semelhantes aos lisossomos, como a catalise, que transforma o H2O2 (água oxigenada, formada na degradação dos aminoácidos e das gorduras) em H2O (água) e O2 (oxigênio), e outras, em menor quantidade, que degradam gorduras e aminoácidos. Além disso, os peroxissomos também atuam no processo de desintoxicação das células.

Centríolos

No citoplasma das células animais encontramos dois cilindros formando um ângulo reto entre si: são os centríolos. Eles estão localizados em uma região mais densa do citoplasma, próximo ao núcleo. Essa região chama-se centrossomo. Cada centríolo é formado por microtúbulos dispostos de modo característico: há sempre nove grupos de três microtúbulos, formando a parede do cilindro. Os centríolos podem se autoduplicar, isto é, orientar a formação de novos centríolos.

Ribossomos

Presentes em todos os seres vivos são grãos formados por ácido ribonucléico (RNA) e proteínas. Nas células eucarióticas, os ribossomos podem aparecer livres no hialoplasma ou associados a

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membrana do retículo (RE rugoso). É nos ribossomos que ocorre a síntese das proteínas. A síntese é feita através da união entre aminoácidos, sendo o mecanismo controlado pelo RNA. Este é produzido no núcleo da célula, sob o comando do DNA. O RNA, apoiado num grupo de ribossomos chamado poliribossomo ou polissoma, comanda a seqüência de aminoácidos da proteína. Durante esse trabalho, os ribossomos vão "deslizando" pela molécula de RNA, à medida que a proteína vai sendo fabricada.

Vacúolos

São cavidades do citoplasma visíveis ao microscópio óptico. Além destes, há outros dois tipos de vacúolos, como o vacúolo contrátil e o vacúolo de suco celular.

Vacúolo Contráteis: presentes nos protozoários de água doce – encarregam-se de eliminar o excesso de água das células, além de eliminar também, substâncias tóxicas ou em excesso.

Vacúolo de Sulco Celular: é característico das células vegetais, que armazena diversas substâncias. A coloração das flores, por exemplo, deve-se às antocianinas, pigmentos que se encontram dissolvidos nesse vacúolo.

Mitocôndrias

As mitocôndrias são organóides celulares – presentes nos eucariontes – delimitadas por duas membranas lipoprotéicas. A membrana externa é lisa, e a interna apresenta inúmeras pregas, chamadas cristas mitocondriais, que se projetam para o interior da organela. Entre as cristas há uma solução chamada matriz mitocondrial. Essa solução viscosa é formada por diversas enzimas, DNA, RNA, pequenos ribossomos e outras substâncias. A mitocôndria é a organela onde ocorre a respiração celular. A respiração celular é, em linhas gerais, uma queima controlada de substâncias orgânicas, por meio da qual a energia contida no alimento é gradualmente liberada e transferida ´para molécula de ATP.

Cloroplastos

Como as mitocôndrias, são delimitados por duas membranas lipoprotéicas. A membrana externa é lisa e a interna forma dobras para o interior da organela, constituindo um complexo sistema membranoso. Nesse sistema, destacam-se estruturas formadas por pilhas de discos membranosos, semelhantes a pilhas de moedas, cada uma chamada granum. Nas membranas internas do cloroplastos estão presentes os fotossistemas, cada um deles constituídos por algumas moléculas de clorofila, reunidas de modo a formar uma microscópica antena captadora de luz.

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Metabolismo

As reações químicas que as células executam ocorrem normalmente apenas em temperaturas muito maiores do que as que existem no interior das células. Por isso, cada reação requer um potencial específico das reatividades químicas. Esse requisito é crucial, por que permite que cada reação seja controlada pelas células. O controle é exercido por proteínas especializado chamadas de enzimas, cada uma delas acelera, ou catalisa, tão somente entre os vários tipos de reação possíveis dos quais uma determinada molécula pode participar. As reações catalisadas por enzimas geralmente são conectadas em série, de modo que o produto de uma reação torna- se um material de partida, ou substrato, da reação. Essas vias de reações são lineares e longas e, por sua vez, estão ligadas umas as outras, formando um emaranhado de reações interconectadas. É isso que permite as células sobreviverem, crescerem e ser reproduzirem.

O Metabolismo é Organizado e Regulado

Todas as reações ocorrem em células que têm menos de 0,1 mm de diâmetro, sendo que cada uma delas necessita de uma enzima imprópria. O piruvato, por exemplo, é substrato para mais de meia dúzia de enzimas diferentes. E m um organismo multicelular, a situação é mais complicada ainda. Geralmente, os diferentes tipos de células necessitam de conjuntos de enzimas algo diferentes. Ainda mais, os diversos tecidos contribuem diferentemente para a química do organismo como um todo. Além das diferenças entre os produtos especializados, com os hormônios ou os anticorpos, entre os vários tipos de células do mesmo organismo, existem ainda diferenças significativas mesmo nas vias metabólicas comuns.

Todos os tipos de células têm diferentes rotas metabólicas e devem cooperar profundamente tanto para o estado de normalidade como para a resposta a um estresse ou a um jejum.

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O Núcleo Celular

O núcleo celular é uma estrutura presente nas células eucariontes, que contém o ADN (ou DNA) da célula(figura 11). É delimitado pelo envoltório nuclear, e se comunica com o citoplasma

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através dos poros nucleares. O núcleo possui duas funções básicas: regular as reações químicas que ocorrem dentro da célula, e armazenar as informações genéticas da célula.

Além do material genético, o núcleo também possui algumas proteínas com a função de regular a expressão gênica, que envolve processos complexos de transcrição, pré-processamento do mRNA (RNA mensageiro), e o transporte do mRNA formado para o citoplasma. Dentro do núcleo ainda se encontra uma estrutura denominada nucléolo, que é responsável pela produção de subunidades dos ribossomos. O envoltório nuclear é responsável tanto por separar as reações químicas que ocorrem dentro do citoplasma daquelas que ocorrem dentro do núcleo, quanto por permitir a comunicação entre esses dois ambientes. Essa comunicação é realizada pelos poros nucleares que se formam da fusão entre a membrana interna e a externa do envoltório nuclear.

O interior do núcleo é composto por uma matriz denominada de nucleoplasma, que é um líquido de consistência gelatinosa, similar ao citoplasma. Dentro dele estão presentes várias substâncias necessárias para o funcionamento do núcleo, incluindo bases nitrogenadas, enzimas, proteínas e fatores de transcrição. Também existe uma rede de fibras dentro do nucleoplasma (chamada de matriz nuclear), cuja função ainda está sendo discutida.

O ADN presente no núcleo encontra-se geralmente organizado na forma de cromatina (que pode ser eucromatina ou heterocromatina), durante o período de interfase. Durante a divisão celular, porém, o material genético é organizado na forma de cromossomos. Sua posição é geralmente central, acompanhando o formato da célula, mas isso pode variar de uma para outra. Nos eritrócitos dos mamíferos, o núcleo está ausente.

(Figura 11) Estrutura do núcleo

O Núcleo contém diversas estruturas subnucleares

Apesar de o núcleo ser a estrutura mais predominante no núcleo, outros corpos nucleares foram visualizados e estudados. Esses corpos incluem os corpos de Cajal (assim nomeados em homenagem ao cientista que primeiro os descreveu em 1906). Assim, como os nucléolos, essas estruturas nucleares não apresentam membranas e são extremamente dinâmicas, seu aparecimento é provavelmente o resultado da forte associação de proteínas e dos componentes RNA ( e talvez DNS) envolvidos na síntese. Os corpos de Cajal e o GEMS assemelham-se r estão freqüentemente pareados no núcleo. Eles podem ser sítios onde os snRNAs eos snoRNAs sofrem suas últimas modificações e sua associação com proteínas.

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Organização do material genético

(figura 12) DNA

Gene

• Unidade fundamental física e funcional da hereditariedade.

• Segmento da molécula de DNA.

Cromossomo: molécula de DNA, extremamente longa e associada a proteínas.

A molécula de DNA (cromossomo) assim enrolada e empacotada ocupa um reduzido espaço e pode ser armazenada no núcleo.

(figura12).

Material Genético Extranuclear

Embora a maioria do material genético se encontre no núcleo, as mitocôndrias e os cloroplastos também possuem material genético.

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Este material encontra-se organizado em cromossomos circulares, pelo menos 1 por organela, podendo existir mais cópias. Estes cromossomos apresentam características semelhantes aos cromossomos bacterianos (argumento favorável à teoria endossimbiótica).

Genoma

• Conjunto de todos os genes de um determinado organismo.

• O tamanho do genoma eucarionte é, em geral, muito superior ao dos procariontes devido, em parte, à sua maior complexidade.

Cariótipo

• Cariótipo humano: 23 pares de cromossomos (22 autossomos, 1 heterossomas).

• O número de cromossomos não reflete linearmente a complexidade dos organismos, pois para além do número temos que ter em conta as dimensões...

Tipos de DNA presentes num cromossomo eucarionte:

• DNA que codifica para genes funcionais: pode ocorrer uma ou mais cópias. A maioria dos genes ocorre apenas uma vez, mas os que sintetizam para o RNA, nomeadamente o ribossomal, encontram-se em elevado número, com mais do que uma cópia por genoma.

• DNA repetitivo:pode compor seqüências com ou sem sentido, originando, neste último exemplo, os centrômeros e os telómero. A sua função não foi ainda claramente demonstrada.

• DNA espaçador: designa-se frequentemente por DNA lixo e corresponde a todas as unidades que ainda não foram identificadas e sem função aparente.

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Conclusão

No estudo das características e funções orgânicas foram citados a importância de cada célula, membranas e organizações importantes para os seres vivos.

Formando-se assim, unidades denominadas e de um modo completamente complexo.

Na Evolução celular podemos encontrar um sentido com variedade de formas vivas, sendo assim um principio central da biologia.

Os seres vivos podem ser divididos em procariontes e eucariontes. Já na membrana biológicas as células se delimitam separando o conteúdo celular do meo envolvente, através das membranas realiza-se trocas materiais e energéticos, controladas e seletivas.

A Membrana plasmática é formada por fosfolipídios e a sua composição participa da identificação de uma célula estranha, sua fluidez é controlada por diversos fatores físicos e químicos. As funções da membrana celular são responsáveis pela manutenção de uma substância do meio intracelular, diferenciando do meio extracelular.

O transporte através da membrana é constituído por pequenas moléculas hidrossolúveis.Há duas classes de proteínas de transporte de membranas que são: as Correadores e de Canais. Ambas formam caminho protéico continuo através da bicamada lipidica.

O citoplasma consiste do Citasol, desempenhado a maior parte do metabolismo intermediário de uma célula.

O citoesqueleto tem a função de separar os cromossomos e dividir as células em duas, senso assim, há três tipos de filamentos do Citoesqueleto, são eles, os filamentos de actina, os microtúbios e os filamentos intermediários.

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O metabolismo celular é organizado por enzimas, que são chamadas de proteínas especializadas. Essas vias de reações são lineares e longas .

O núcleo celular é uma estrutura presente nas células eucariontes. O interior do núcleo é composto por uma matriz denominada de nucleoplasma.

Os núcleos contem diversas estruturas. Eles podem ser sítios onde os snRAs e os RNAs sofrem suas últimas modificações e sua associação com proteínas.

Através desse estudo,conclui-se que cada tema é muito importante para ser estudado pois os mesmos apesar de serem parecidos tem suas particularidades e é isso que os torna diferente. Sem falar que um é o complemento do outro e juntos formam um elo.

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