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AULA 1 Aspectos gerais da estrutura e diversidade celular Profa Jane Marlei Boeira jane-boeira@uergs.edu.br Roteiro da aula Introdução ◦ características dos seres vivos ◦ história da citologia ◦ descoberta do M.O. Aspectos gerais e diversidade das células ◦ diversidade celular ◦ propriedades básicas ◦ estrutura celular Seres vivos Altamente organizados Exibem homeostase Se reproduzem Crescem e se desenvolvem Transformam energia e matéria do meio Respondem a estímulos Mostram adaptação ao seu meio Biologia Celular = Citologia Área da Biologia que estuda a célula, no que diz respeito à sua estrutura e funcionamento Kytos (célula) + Logos (estudo) As células são as unidades funcionais e estruturais básicas de todos os seres vivos (exceto os vírus) Assista o Video: Teoria Celular em https://youtu.be/yX9zLkmIwC8 https://youtu.be/yX9zLkmIwC8 Hans e Zaccharias Janssen- em 1590 inventaram um pequeno aparelho de duas lentes que chamaram de microscópio com aumento de 10 a 30 vezes Robert Hooke (1635-1703)- em 1665 observou os espaços vazios de uma cortiça, os quais chamou de célula (pequena cela) Célula (Cella) deriva do latim; significado = espaço vazio Introdução: história da Citologia Introdução: história da Citologia Microscópio usado por Robert Hooke (1665) Fonte: Alberts et al. 2011 Veja o vídeo O mundo invisível - Robert Hooke e Louis Pasteur em: http://redeglobo.globo.com/globoc idadania/videos/t/edicoes/v/o- mundo-invisivel-robert-hooke-e- louis-pasteur-integra/1709085/ http://redeglobo.globo.com/globocidadania/videos/t/edicoes/v/o-mundo-invisivel-robert-hooke-e-louis-pasteur-integra/1709085/ 1674: Leeuwenhoek observou diversas estruturas unicelulares: espermatozóides de peixes, hemácias. Um dos maiores colecionadores de lentes da época, foi o primeiro a observar os micróbios. Introdução: história da Citologia Anton van Leeuwenhoek Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/Antoni e_van_Leeuwenhoek 1833: Robert Brown (*) pesquisando células de orquídeas, descreveu o núcleo celular. (*)Biólogo britânico, nascido em 1773 e falecido em 1858, realizou importantes estudos na área da Botânica. Descreveu a flora australiana e descobriu o movimento desordenado de partículas, muito pequenas, em suspensão nos líquidos, a que mais tarde se chamou movimento browniano. 1839: Matthias Schleiden (botânico) e Theodor Schwann (zoólogo) emitiram dois princípios da Teoria Celular: “todos os organismos são compostos de uma ou mais células“ e “a célula é a unidade estrutural da vida” Introdução: história da Citologia 1855: Rudolf Virchow propôs o 3º principio da teoria celular: “toda célula provém de outra preexistente” 1953: James Watson e Francis Crick, estabeleceram o modelo da molécula do DNA e publicaram um artigo na Nature recebendo, em função disso, o prêmio Nobel (1962) de Medicina e Fisiologia. Introdução: história da Citologia Célula Robert Hooke, em 1665, visualizou “células” pela 1ª vez ao M.O. “A célula é a unidade estrutural e funcional básica dos organismos vivos” “Uma célula representa a menor porção de matéria viva dotada da capacidade de auto-duplicação independente” Introdução: descoberta do MO Células em divisão a) Desenhos de Eduard Strassburger, em 1980: células de Tradescantia sp em divisão; b) Fotografia de células em divisão ao M.O. Fonte: Alberts et al. 2011 Introdução: descoberta do MO A invenção do microscópio, no final do século XVI, revolucionou as ciências biológicas. Esse instrumento permitiu descobrir que os seres vivos, apesar de tão distintos quando observados a olho nu, têm em comum o fato de serem formados por células. Microscópio óptico (aumento de 500 vezes em relação ao olho nú); Microscópio eletrônico (aumento de 500 vezes em relação ao M.O); Introdução: descoberta do MO Teoria Celular: todos os organismos vivos são constituídos por células (A) Colônia de bactérias; (B)Borboleta, (C) Rosa e em (D) um golfinho - são todos formados por células que tem uma química fundamental e funcionam de acordo com os mesmos princípios básicos Fonte: Alberts et al. 2011 Variedade enorme de seres vivos Células não são todas iguais, podem ser categorizadas por tamanho: ◦ Microscópicas (< 0,1 mm). ◦ Macroscópicas (> 0,1 mm): podem ser vistas a olho nú (óvulo humano, ovos das aves). Diversidade celular Fonte: Alberts et al. 2011 Células -Tamanho Assista o vídeo Escala de Células no link: https://youtu.be/zgK4-3wK4nc Reflexão sobre como as células são grandes, se comparadas a vírus, proteínas e moléculas simples. https://youtu.be/zgK4-3wK4nc Variedade de formas e tamanhos das células Formas das células Esféricas Fusiformes (alongadas) Discóides Estreladas : Variedade de formas e tamanhos das células (A)Célula nervosa (neurônio); (B)Paramécio (Protozoário); (C)Corte de tecido vegetal: camada mais externa (pectina) em amarelo e camada mais interna (celulose) em vermelho; (D) Bactéria com flagelo (procarioto); (E)Neutrófilo (célula branca do sangue humano) um eritrócito (células vermelha do sangue humano) Fonte: Alberts et al. 2011 Diversidade celular Algumas com parede celular rígida, outras com material mineralizado (ossos); Necessidade químicas diferentes: ◦ algumas requerem O2 para viver, para outras o O2 é letal; ◦ Algumas consomem ar, água e luz, outras necessitam substâncias mais complexas ◦ Algumas são geradoras de eletricidade (enguia) Diversidade celular Cel. Animal Cel. Bacteriana Cel. Vegetal Fonte: Alberts et al. 2011 http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/profesor/galeria_imagenes/images/celula animal con letras.jpg http://images.google.com.br/imgres?imgurl=http://professores.unisanta.br/maramagenta/Imagens/ANATOMIA/C%C3%89LULA%2520VEGETALespanhol.bmp&imgrefurl=http://professores.unisanta.br/maramagenta/celulavegetal.asp&h=768&w=1024&sz=2305&hl=pt-BR&start=22&tbnid=99EAVOGtdYBiqM:&tbnh=113&tbnw=150&prev=/images%3Fq%3Dcelula%2Banimal%26start%3D20%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26hl%3Dpt-BR%26sa%3DN http://www.geocities.com/edug2406/bacterio.gif Os seres vivos formados por células podem ser divididos em: ◦ Unicelulares: Seres vivos formados por uma única célula. Ex: bactérias, algas e protozoários. Diversidade celular Fonte: Alberts et al. 2011 Seres pluricelulares: seres vivos formados por muitas células. Ex: animais, vegetais e alguns fungos. Diversidade celular Fonte: Alberts et al. 2011 As células formam os tecidos (A) Células de tecido vegetal (raiz vegetal); (B) Células de tecido animal (ducto coletor de urina nos rins) Fonte: Alberts et al. 2011 Células formam tecidos em indivíduos multicelulares Caule de Helianthus sp (Girassol) Fonte: Alberts et al. 2011 //upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a9/A_sunflower.jpg Imagens histológicas de vários tecidos do corpo humano Fonte: Alberts et al. 2011 Unidade e Diversidade das Células Organismos multicelulares apresentam diferentes células especializadas em sua forma e função O que todas as células têm em comum? Propriedades básicas das células Altamente complexas e organizadas (organização e consistência) Capazes de se dividirem Adquirem e utilizam energia Possuem um programa genético e os meios para usá-lo Fonte: Alberts et al. 2011 Propriedades básicas das células Realizam uma variedade de reações químicas Se engajam em numerosas atividades mecânicas (transporte de substâncias, estruturas são agregadas e desagregadas, movimentos celulares, etc) Capazes de responder a estímulos (alteração das atividades metabólicas, divisão celular, movimentos, apoptose) Capazes de auto-regulação Todas as células funcionam baseadas na mesma química Macromoléculas Celulares: moléculas de elevado PM podendo ou não apresentar unidades de repetição(polímeros): – Ácidos Nucléicos: formados por nucleotídeos – Proteínas: formadas por aminoácidos – Polissacarídeos: formados por açucares simples – Lipídeos: grupo diverso; compõem a membrana celular Todos organismos vivos são construídos de células Métodos de estudo das células: visualização ao M.O. Possuem propriedades fundamentais comuns Todas funcionam de acordo com os mesmos princípios básicos Manutenção da informação genética (replicação) Expressão da informação genética (transcrição e tradução) Ex: código genético universal Todas as células tem uma química fundamental similar Conclusões Estrutura Celular Vídeo: www.johnkyrk.com/mitosis.pt.html Esta animação foi feita pelo grupo Nucleus Medical Media e mostra a função de células vegetais e animais, incluindo organelas como o núcleo, nucléolo, DNA (cromossomos), ribossomos, mitocôndrias, etc. Também estão incluídas moléculas de ATP, citoesqueleto, citoplasma, microtúbulos, proteínas, cloroplastos, clorofila, paredes celulares, membrana celular, cílios, flagelos, etc. Link para o vídeo original : https://youtu.be/URUJD5NEXC8 Esta animação ganhou um prêmio Platinum Best of Show Aurora em 2016. http://www.johnkyrk.com/mitosis.pt.html https://youtu.be/URUJD5NEXC8 Referências Alberts, B.; Bray, D.; Hopkin, K. et al. Fundamentos da Biologia Celular: 3ª edição. Porto Alegre: Artmed, 2011. 843 p. (Cap 1) Carvalho, H.F; Recco-Pimentel, S.M. A Célula, 2ª ed., Barueri, SP: Manole, 2007. (Cap 1)