O Citoplasma e os Cromossomos

Professora: Ionara Dantas de Sá

Aline Neves Allysson Dantas Amanda Albino Emerson Matheus Dantas Fernanda Gabriela Fernanda Medeiros Jéssica Queiroz Vanessa Alves

Componentes

Neste trabalho serão abordados os assuntos referentes à estruturas celulares responsáveis por sua sustentação, movimentação, e funções vitais das células tanto animais quanto vegetais. Além destes serão abrangidos também o núcleo celular, cromossomos e algumas patologias correspondentes a este último citado.

Introdução

Uma das principais diferenças entre as células procarióticas e eucarióticas é que estas apresentam citoesqueleto, uma complexa estrutura intracelular constituída por tubos e filamentos, ambos constituídos por proteínas.

1. O Citoesqueleto

Este apresenta as seguintes funções:

Definir forma e organizar a estrutura interna da célula;

Permitir a adesão da célula à células vizinhas e a superfícies extracelulares;

Possibilitar o deslocamento de materiais no interior da célula;

Permitir diversos tipos de movimento, como: o movimento amebóide, a contração muscular, a movimentação dos cromossomos durante a divisão celular e a movimentação de cílios e flagelos.

Os microtúbulos são pequenas estruturas cilíndricas ocas. São constituídos de várias moléculas de uma proteína globular, denominada tubulina, que se dispõem em um padrão helicoidal, originando a parede do túbulo. Essas moléculas podem se desagregar, desfazendo o microtúbulo, e podem se reorganizar e originar novamente o microtúbulo.

1.1 Microtúbulos

Funções do microtúbulo:

Atuar como suporte estrutural da célula; Constituir fibras protéicas dos processos de

divisão celular, orientando o deslocamento dos cromossomos durante este processo;

Constituintes das estruturas dos céntríolos, cílios e flagelos.

Os centríolos foram observados por Van Deneden em 1876. Eles apresentam o aspecto de dois microcilindros ocos, abertos nas extremidades, dispostos perpendicularmente um ao outro, constituindo um diplossomo. Não ocorrem nas células vegetais superiores. Localizam-se no citoplasma das células animais (exceto neuronios e fibras musculares estriadas, que são células permanentes) e em outras geralmente próximas ao núclo ou ao complexo de Golgiense.

1.2 Centríolos

Os microfilamentos são formados por várias moléculas de uma proteína globular denominada actina.

Juntamente com outra protéina, denominada miosina, os microfilamentos compõem as principais estruturas do mecanismo contrátil da célula: são eles os responsáveis pela contração e distensão das células musculares. Além disso, participam de outros processos, tais como movimentos citoplasmáticos e movimento amebóide.

1.4 Microfilamentos

São fios protéicos de 10nm (nanômetros) de espessura, assim chamados porque sua espessura é intermediária entre a dos microtúbulos (24nm) e a dos filamentos de actina (7 a 9nm). Os filamentos intermediários são constituídos por diversos tipos de proteína e estão presentes em praticamente todas as células de organismos multicelulares. A existência desses filamentos em fungos e em seres unicelulares ainda é motivo de discussão entre os cientistas.

1.5 Filamentos Intermediários

Ao contrário dos microtúbulos e dos microfilamentos, os filamentos intermediários são estruturas estáveis e não participam dos movimentos celulares. Sua principal função é dar suporte mecânico à membrana plasmática nos locais em que se estabelece contato com as células vizinhas e com a matriz extracelular.

As células eucarióticas são capazes de se movimentar graças à ação de componentes de seu citoesqueleto . Dois tipos de movimentação celular causados pelo citoesqueleto são a ciclose e a movimentação amebóide.

2. Citoesqueteto e movimentação celular

Cicloses são correntes citoplasmáticas capazes de deslocar organelas como mitocôndrias, vacúolos digestivos e cloroplastos.

Essas processo é importante para a distribuição de substancias nas células, principalmente naquelas que atingem grande tamanho como as células vegetais e as dos protozoários.

2.1 Cicloses

As correntes citoplasmáticas resultam na interação entre moléculas de actina e de miosina, processo que exige gasto de energia, fornecida pelo ATP. Moléculas de miosina presas ao retículo endoplasmático deslizam sobre as moléculas estacionarias de actina, gerando a movimentação. Esse mecanismo é o mesmo que ocorre em células musculares quando há movimento.

O movimento amebóide, realizado por vários tipos de células, foi assim denominado por ser o modo de locomoção típico das amebas, protozoários que se movem por meio de emissão de projeções citoplasmáticas denominadas pseudópodes. Durante a movimentação da célula, os pseudópodes aderem a uma superfície e o citoplasma flui para seu interior, puxando a porção oposta da célula. O processo é causado por mudanças na consistência do citoplasma, que passa de um estado mais consistente, denominado gel, para um estado mais fluido, denominado sol, e vice-versa.

2.2 Movimento Amebóide

Os cílios e os flagelos são estruturas móveis que podem ser encontradas tanto em unicelulares como em organismos mais complexos. Os cílios são normalmente curtos e numerosos; já os flagelos são longos, existindo apenas um ou poucos por célula. Além disso seu padrão de movimento é diferente: enquanto o flagelo tem um movimento ondulatório, o cílio apresenta um movimento do tipo vaivém.

3. Cílios e Flagelos

Para a formação de um cílio ou de um flagelo, o centríolo aproxima-se da membrana e das fibrilas protéicas de tubulina crescem, forçando a membrana a acompanhar o crescimento. Na haste, porção do cílio ou do flagelo que se projeta, surgem dois microtúbulos centrais que auxiliam na sustentação e movimento dessas organelas locomotoras. Na base do cílio ou do flagelo, permanece o centríolo que iniciou o crescimento, sendo denominado agora de cinetossomo. Do cinetossomo surge a raiz do cílio, ou do flagelo, constituída por finíssimas fibras de proteínas que crescem em direção oposta à da haste, auxiliando na sustentação destas.

Estrutura ciliar Batimento do Flagelo

Mitocôndrias são organelas citoplasmáticas com forma de bastonete e cerca de 2µm (micrômetros) de comprimento por 0,5µm de diâmetro, dependendo do tipo celular.

A membrana externa da mitocôndria é lisa e a membrana interna apresenta composição diferente e uma série de pregas denominada cristas mitocondriais. Há um espaço entre a membrana interna e a externa e outro maior, que é delimitado apenas pela membrana interna. Esse compartimento maior e mais interno é preenchido por uma substancia denominada matriz mitocondrial, na qual ocorre parte da respiração aeróbia.

4. Mitocôndrias

A respiração celular aeróbia envolve um conjunto de complexas reações que ocorrem em diferentes regiões da célula. Ela tem por objetivo tornar disponível à célula a energia contida nas moléculas de glicose. Esta energia torna-se disponível para as células sob a forma de moléculas de ATP (triosfato de adenosina) produzida durante a respiração.

4.1 A respiração celular aeróbia

Pode-se resumir a respiração aeróbia em três etapas: Glicólise: Também é chamada de ciclo de Emben

e Meyerhoff. É a primeira das etapas e a única da respiração aeróbia que ocorre no citoplasma, fora das mitocôndrias. Consiste na degradação da glicose até a formação ácido pirúvico, substancia que entrará na etapa seguinte;

Ciclo de Krebs: Nesta etapa, o ácido proveniente da glicólise é degradado, produzindo moléculas de CO2 e hidrogênios. Estes hidrogênios e a parte da energia liberada são captados pelas moléculas de NAD (dinucleótido de nicotinamida e adenina), que se transformam em NADH(dinucleótido de nicotinamida e adenina hidrogenado). Essa etapa ocorre na matriz mitocondrial, portanto no interior da mitocôndria;

Cadeia respiratória: Também chamado de fosforilação oxidativa ocorre principalmente nas cristas mitocôndriais, onde são produzidas moléculas de água e ATP.

Reação de oxidação da glicose:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 38 ATP

São orgânulos citoplasmáticos característicos das células vegetais, exceto de bactérias, cianobactérias e fungos.

Existem diversos tipos de plastídeos que podem ser diferenciador de acordo com o pigmento que apresentam ou com sua participação no metabolismo celular. Ao conjunto de plastos de uma célula vegetal denominamos de plastidoma.

5. Plastos ou Plastídeos

Proplastos Cloroplastos Cromoplastos Leucoplastos

Amiloplastos Oleoplastos Proteoplastos

5.1 Tipos de plastídeos

Cromoplastos: Esse tipo de plasto não apresenta o pigmento clorofila e, portanto, não realiza fotossintese. No entanto, alguns cromoplastos podem ser coadjuvantes dos cloroplastos no processo de absroção de energia solar, absorvendo todos os comprimentos de onda exceto os de sua própria cor que são refletidos. Os pigmentos mais freqüentes no interior dos cromoplastos são os carotenoídes, a xantofila, os licopenos e as eritofilas.

5.2 Cromoplastos e leucoplastos

Leucoplastos: São plastos despigmentados e abundantes em órgãos ou regiões que não recebem estímulo luminoso, como as raízes e a região medular dos caules. Estão diretamente ligados à síntese ou ao armazenamento de substancias nutritivas. De acordo com o tipo de substancia de reserva que apresentam, os leucoplastos podem ser classificados como: Amiloplastos, Oleoplastos, Proteoplastos.

1. Quais são as funções básicas do citoesqueleto?

2. Quais são os tipos de plastídeos? 3. Como ocorre a respiração celular

aeróbia? 4. O que ocorre no ciclo de Krebs? 5. Como ocorre a formação de um cílio?

Questões

Um núcleo organizado e delimitado pelo envoltório nuclear é a principal estrutura de diferenciação entre células procariontes e eucariontes, apesar de algumas células eucariontes especializadas, como as hemácias dos mamíferos, serem anucleadas. Quando se observa células ao microscópio, o núcleo pode aparecer como uma estrutura que se destaca, ocupando uma posição central e apresentando forma arrendondada.

6. O núcleo – Aspectos gerais.

A forma e a posição do núcleo não são padronizadas, mas, sim, bastante variadas, acompanhando os diversos tipos de células. A maioria das células eucariontes apresenta apenas um núcleo, mas podemos encontrar células binucleadas, como os grãos de pólen; ou polinucleadas, como os plasmódios; ou os sinícios.

O pesquisador escocês Robert Brown (1773-1858) é considerado o descobridor do núcleo celular. Outros cientistas já haviam notado a existência dessa estrutura, mas ele foi o primeiro a reconhecê-la como componente fundamental das células. O termo “núcleo”, escolhido por Brown, vem do grego nux, que significa semente.

6.1 A descoberta do núcleo

Nesse experimento Balbiani seccionou uma ameba, mantendo uma parte com o núcleo e outra sem. A parte com o núcleo regenerou-se, sobreviveu e posteriormente reproduziu-se normalmente, enquanto a parte sem o núcleo degenerou-se e morreu. Ele repetiu a experiência e transplantou o núcleo da parte nucleada para a parte anucleada, e esta também sobreviveu, enquanto a outra sem o núcleo morreu. Isso comprova a importância fundamental do núcleo para a manutenção da vida.

6.1.1 O experimento de Balbiani

O núcleo celular é constituído por uma membrana lipoprotéica dupla, o envoltório nuclear ou carioteca, que é uma diferenciação das membranas do retículo endoplasmático. Ela apresenta uma série de poros ou orifícios especiais, que são ocupados por um cilindro de material protéico chamado annulus. A membrana nuclear é semelhante à membrana plasmática e permite uma eficiente comunicação do interior do núcleo com o citoplasma.

7. Estrutura do Núcleo

Na superfície da membrana externa, podemos encontrar ribossomos aderidos. Entre a membrana externa e a interna, existe um espaço denominado cisterna perinuclear. No interior do núcleo, encontramos uma substancia coloidal semelhante ao citoplasma denominada nucleoplasma ou cariolinfa. Mergulhados no nucleoplasma, encontramos um ou dois mais nucléolos, que são corpúsculos densos, sem envoltório membranoso, formados rRNA e proteínas responsáveis pela formação dos ribossomos.

No núcleo de células em intérfase (periodo entre uma divisão celular e outra), está presente um conjunto de filamentos emaranhados formados por DNA e proteínas chamado cromatina, que corresponde ao material genético da célula. As regiões da cromatina que se encontram esticadas denominam-se eucromatinas e são menos visíveis que as regiões de heterocromatina, onde os cromossomos se encontram bem espiralizados.

Na espécie humana, as células somáticas apresentam um lote de 46 cromossomos. Apenas dois desses cromossomos correspondem ao par sexual, uma vez que definem o sexo do indivíduo. Os outros 44 cromossomos que são denominados autossômicos e não tem relação com a determinação do sexo do indivíduo. Nas mulheres, o par de cromossomos sexuais é igual e representado pela letra “X”, então temos o carótipo 44 A + XX.

Nos homens, está presente um cromossomo “X” e um cromossomo “Y”, e, portanto, temos 44 A + XY. Concluímos ,portanto, que as mulheres apresentam todos os seus óvulos com um carótipo 22 A + X. Os homens apresentam metade dos seus espermatozóides com o carótipo 22ª + X e a outra metade com o carótipo 22 A + Y.

No núcleo de células somáticas das mulheres e de outras fêmeas de mamíferos, podemos encontrar na carioteca uma estrutura bastante bastante receptiva denominada de cromatina sexual ou crepúsculo de Barr.

Os cromossomos são filamentos formados por DNA e proteínas contendo uma sequência linear de genes. Localiza-se no núcleo de células eucarióticas, ou dispersas no citoplasma da células procarióticas e são responsáveis pela transmissão dos caracteres hereditários aos descendentes. Os cromossomos pertencem às células dos indivíduos da mesma espécie apresentam forma, tamanho e números constantes, podem variar de espécie para espécie.

8. Os cromossomos

O conjunto de dados sobre forma, tamanho e número cromossomos de uma determinada espécie é denominado cariótipo. O cariótipo de uma espécie pode ser representado por um cariograma ou ideograma, que corresponde a um arranjo dos cromossomos separados aos pares e em ordem decrescente de tamanho.

Quando ocorre uma aumento ou uma diminuição do número de genomas em uma célula, temos uma euploidia.

Os casos mais importantes são os seguintes: Monopliodia: Quando as células somáticas são

haplóides (n), apresentam apenas um genoma. Triploidia: A triploidia caracteriza-se pela presença

de três genomas nas células de um indivíduo. Poliploidia: Ocorre quando as células apresentam

quatro ou mais genomas normalmente resultante da interferência humana

8.1 Euploidias

Nesse tipo de mutação, ocorre um aumento ou uma diminuição de um ou mais cromossomos no genoma, alterando o carótipo daqueles que a apresentam. Alguns dos importantes casos de aneuploidias são: Nulissomia: Quando está ausente um dos pares

de cromossomos homólogos. Devido ao grande número de disfunções e malformações surgidas pela ausência de um par de cromossomos, esse tipo de mutação é freqüentemente letal.

8.2 Aneuploidias

Monossomia: Quando falta um cromossomo dos pares do conjunto diplóide, ficando o indivíduo com 45 cromossomos. A Síndrome de Turner é um caso clássico na espécie humana e se caracteriza pela ausência de um dos cromossomos do par sexual.

Trissomia: Neste tipo de mutação ocorre a presença de um cromossomo a mais de um dos pares do lote diplóide, ficando os indivíduos com 47 cromossomos. Um caso bastante conhecido na espécie humana é a Síndrome de Down ou mongolismo, que apresenta freqüência de 1/800 recém-nascidos independentemente do sexo. (mo)

Ela caracteriza-se pela presença de um cromossomo a mais no par 21, ficando os indivíduos com os carótipos 45A + XY = 47 ou 45A + XX = 47. Outra trissomia autossômica conhecida é a Síndrome de Edwards, com um cromossomo a mais no par 18. Ela apresenta uma frequência de 1/6000 nascimentos

Mais uma trissomia bastante conhecia é a Síndrome de Klinefelter, com uma frequência de 1/900 recém-nascidos do sexo masculino, os quais apresentam um cromossomo X a mais no par sexual, ficando com o carótipo 44A + XXY.

1. O que foi o experimento de Balbiani? 2. O que são annulus? 3. Quem descobriu o núcleo? 4. O que é uma triossomia? 5. O que causa a Síndrome de Down?

Questões

Neste seminário foram abordados os assuntos referentes à organelas celulares, suas respectivas funções para o organismo vivo, englobando todos os reinos. Dando suma importância à região nucléica da célula que apresenta os códigos genéticos que montam o que somos.

Conclusão

VAZ, Renato Ribas. Bases da Biologia Celular. Curitiba, Posigraf, 2002

VAZ, Renato Ribas. Diversidade Vegetal . Curitiba, Posigraf, 2002

AMABIS, José Mariano; MARTHO, Gilberto Rodrigues. Biologia. Volume 1. 2ª Edição. São Paulo, 2004

SILVA JR., César da. Biologia Volume 1. 8ª Edição. São Paulo, 2005

LOPES, Sônia; ROSSO, Sérgio. Biologia Volume Único. 1ª Edição. São Paulo, 2005.

Bibliografia

Obrigado!