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INTRODUÇÃO A

BIOLOGIA CELULAR

Thiago Campos Monteiro

UFMS / CPCS

Créditos: Profa Elisângela de Souza Loureiro

Origem e Evolução da

Teorias Sobre a Origem da Vida

1. Geração espontânea (abiogênese)

A vida se origina de material não vivo (Aristóteles,

sec. IV).

2. Criação especial ou criacionismo (Idade Média)

► A vida foi criada por um poder sobrenatural.

3. Teoria cosmozóica

►O protoplasma, em forma de esporos resistentes,

teria chegado a Terra de outro ponto do universo.

4. Teoria naturalista (biogênese)

A vida se originou na Terra pela combinação

progressiva de pequenas moléculas em moléculas orgânicas

mais complexas.

Francisco Redi - século XVII

A vida se originou na Terra pela combinação

progressiva de pequenas moléculas em moléculas orgânicas

mais complexas.

Como essas

moléculas

apareceram?

Origem do Universo

• Surgimento com uma grande explosão:

- Big Bang

- 13,3 e 13,9 bilhões de anos

Origem da Terra

• 4,6 bilhões de anos

• Explosão criou uma nuvem de poeira e

• A poeira foi se condensando em grãos

sólidos

• Os grãos se transformaram em fragmentos

de rochas cada vez maiores

• Um deles evoluiu e se transformou na Terra

• Tudo com o auxílio de grandes reações

químicas

• A gravidade reteve gases (amônia,

metano, gás carbônico e vapor

d’água) constituindo uma atmosfera

primitiva

• A condensação do vapor d’água

originava tempestades e chuvas que

caiam sobre a crosta quente (quente

por causa de erupções vulcânicas)

Sinais de Vida

• 3,5 bilhões de anos

• As tempestades constantes formaram os

primeiros mares

• Terra primitiva + chuvas + descargas

elétricas→ sopas orgânicas

• Surgimento dos COACERVADOS

→ aglomerados de proteínas

circundados por uma película de H2O

COACERVADOS

- proteínas circundados por uma película de H2O

Teoria de Oparin: existiam coacervados formados de diversas maneiras.

• Pode-se caracterizar os primeiros

seres vivos como:

- simples

- unicelulares

- heterótrofos

- fermentadores

- anaeróbicos

Célula Procarionte

E como se deu a passagem do

estado de uma simples “sopa

orgânica”para o aparecimento

de formas celulares

organizadas?

Definições da Biologia Celular

Organismos vivos

possuem um plano único de organização

Aristóteles (Antiguidade, 300 a.C.)

Paracelsus (Renascimento, séc. XV e XVI)

“Todos os animais e plantas, por mais complexos que sejam,

são constituídos por poucos elementos que se repetem em

cada um deles”

estruturas macroscópicas = folhas, membros

Introdução à Biologia Celular

Citologia (do grego kytos = célula e logos = estudo): é a

parte da biologia que estuda a célula.

As células são as unidades funcionais e estruturais

básicas dos seres vivos!

História da Biologia Celular

Robert Hooke - 1665

“a constituição da cortiça analisada através

de lentes de aumento”

Percebeu que a cortiça era formada por

numerosos compartimentos vazios.

A esses compartimentos ele deu o nome de

célula, palavra diminutiva do latim cella que

significa cavidade.

Brown - 1831 - descoberta do núcleo

Conceito de célula: massa de protoplasma limitada por uma

membrana celular e possuindo um núcleo.

Schleiden - 1838 (estrutura dos tecidos vegetais)

Schwann - 1839 (estrutura dos tecidos animais)

“Teoria Celular”

-Todos os organismos são compostos de uma ou mais células

- A célula é a unidade estrutural da vida

História da Biologia Celular

Todo metabolismo ocorre em nível celular

Toda célula possui material genético (DNA/RNA)

Virchow - 1855: médico alemão

As células podem surgir somente por divisão de uma célula

pré-existente.

Todo ser vivo origina-se de células pré-existentes (Biogênese)

Eduard Strasburger - 1880: Primeiros desenhos de células em

divisão (célula ciliada de flor de Tradescantia)

- Flemming, 1880 (mecanismo da mitose)

- Waldeyer, 1890 (divisão precisa dos cromossomos)

~ 1900 - Versão moderna da “Teoria celular”

1) as células são as unidades morfológicas e

fisiológicas de todos os organismos vivos;

2) as propriedades de um dado organismo

dependem daquelas de cada uma de suas

células;

3) as células originam-se somente de outras

células, das quais herdam suas características;

4) a menor unidade da vida é a célula.

Os níveis de organização da vida

Desenvolvimento da Microscopia

Invenção de lentes de aumento: levou ao descobrimento

do mundo microscópico.

500 a.C. – Confúcio, China: pedras cortadas e

utilizadas como instrumento óptico.

1000 d.C. – Monges árabes, “pedra da leitura”,

“lupa primitiva”

1270 d.C. – Marco Polo, chineses idosos utilizando

“óculos” para leitura.

Final Séc. XIII – Veneza, armação com um par de lentes.

Desenvolvimento da Microscopia

Invenção de lentes de aumento

levou ao descobrimento do mundo microscópico

A invenção do microscópio

Microscópio óptico

Microscópio eletrônico

A invenção do microscópio: final do século XVI Hans Janssen e

Zacharias Janssen (fabricantes de óculos)

Leeuvenhoek (1632-1723)

Observação de células livres

• Microscópio óptico (até 2000 vezes);

• Microscópio eletrônico (até 500 mil vezes).

Microscópios:

Microscópio Óptico (MO) = aumento de até 2.000x

observação células vivas (“a fresco”) ou mortas

(“fixadas”).

Podem ser utilizados corantes para realçar as

estruturas celulares.

Microscópio Óptico

Microscópio Eletrônico (ME) – aumento de até 160.000 x.

Pode-se observar a ultra-estrutura celular.

Bactéria Escherichia coli

- aumento de 10.000x

Piolho moderno (Pediculus humanus) visto ao microscópio

eletrônico

Por que microscopia eletrônica?

Devido a utilização do elétron como fonte de

iluminação da amostra.

Por que utilizar o elétron?

O elétron apresenta um menor comprimento de

onda, o que permite uma melhor resolução. Luz

visível 8 x 10-7, elétron 5x 10-12.

d= k / n sen = comprimento de onda

Fonte : Prof Eduardo Alves (DFP/UFLA)

REQUISITOS PARA O

FUNCIONAMENTO DE M.E.

• Uma fonte de elétrons – filamento de

tungstênio (na maioria dos aparelhos).

• Alto vácuo - Bomba de vácuo.

• Lentes eletrônicas – Campo magnético com

arame de cobre e ferro doce.

Sistema de iluminação

CÁTODO FILAMENTO ÂNODO

Resolução

RESOLUÇÃO - menor distância discernível entre 2 pontos

Resolução teórica:

- Olho humano- 0,1 mm

- Microscopia de luz- 200 nm (0,002 mm)

- Microscopia Eletrônica de Varredura 10A

- Microscopia Eletrônica de Transmissão 1-2 A

Conversão de unidades

1 m = 10dm = 100 cm = 1.000 mm

= 1.000.000 (1 x 1006) µm

= 1.000.000.000 (1 x 1009) nm

= 10.000.000.000 (1 x 1010) Å

COMPARAÇÃO DA RESOLUÇÃO AO

MICROSCÓPIO DE LUZ E ELETRÔNICO

Magnificação ou aumento

- Aumento

-Resolução

Aumento ou magnificação = maior diâmetro do

objeto.

Interação elétron/amostra

Para entender como funciona um ME temos que

compreender o que ocorre quando um feixe de

elétrons interage com átomos da amostra.

-elétrons transmitidos

-elétrons retro-espalhados

-elétrons absorvidos (força eletromotriz)

-elétrons secundários e raio X

Efeito da Interação elétron/amostra

TIPOS DE MICROSCOPIA

• MICROSCOPIA DE LUZ ou FOTÔNICA

• MICROSCOPIA DE FORÇA ATÔMICA

• MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA: Utiliza elétrons

secundários, retro-espalhados e raios X para gerar a imagem através

da varredura das amostras. Temos também a varredura de

tunelamento e força atômica e a laser confocal que são também de

varredura.

• MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE TRANSMISSÃO: Utiliza elétrons

transmitidos para gerar imagens e Catoluminescência para visualizar

a imagem.

Microscopia luz ou fotônico

Microscópio estereoscópio

com sistema de fluorescência

Microscópio de luz ou fotônico

Microscópio de

Epifluorescência

Microscopia Eletrônica de

varredura

• Utiliza elétrons secundários,

retroespalhados e raio X para gerar as

imagens.

Microscópio eletrônico de varredura

Emissor de elétrons

Lente magnéticas

Detector

Vídeo

espécimes

elétrons

Bobina magnética

com objetivas

Gerador de

varredura

Feixe defletor

-Imagens de superfície (1 a 6 μm);

-Varredura: bobinas defletoras;

-Alto vácuo;

-Elétrons secundários ou retroespalhados;

-Ddp entre catodo e anodo;

-Aumento de 10 – 100.000 x

-Resolução máxima: 10 nm depende das:

• espessura do feixe,

• interação do feixe com amostra,

• velocidade de varredura.

Cabeça de uma mosca doméstica

Mitocôndria

Microscopia eletrônica de

Transmissão

• Utiliza elétrons transmitidos para gerar

imagens

Microscópio eletrônico de transmissão

-Formação de imagem semelhante ao MO;

-Amostras finas 500 a 5.000Å;

-Os elétrons atravessam amostra e

incidem em uma tela fluorescente, chapa de filme

fotográfico, ou dispositivo CCD;

-Alto vácuo (0,001 a 0,0000001 mmHg);

-Ddp entre catodo e anodo: 40.000 – 100.000 V;

-Aumento de 1.000 – 200.000 x;

-λ: 0,01 – 0,001 nm;

-Resolução máxima 0,5-0,2 nm = 500x m.óptico =10 Å.

Complexo de Golgi

Vírus da dengue em célula infectada

MET Zeiss EM 109

COMPARAÇÃO ENTRE MICROSCÓPIOS ÓPTICOS E ELETRÔNICOS

Microscópio Eletrônico de

Varredura (SEM)Microscópio Eletrônico de

Transmissão (TEM)

Microscópio Óptico

(Invertido)

Diferenças das imagens de MEV e

MET (estereocílio de uma célula pilosa

do ouvido)

Para pensar!

Material aula

• OBRIGADO PELA ATENÇÃO

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