Esse texto didático foi desenvolvido pelo Núcleo de Ensino Pesquisa e

Extensão do Departamento de Biologia Celular da Universidade Federal do

Paraná, NUEPE, para ser utilizado nos computadores individuais do Programa

Um Computador Por Aluno, PROUCA, bem como nos demais computadores

escolares e pessoais. Nível: ensino fundamental. Todas as sugestões para

melhoria desse trabalho são bem-vindas.

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Veja alguns deles em movimento!

Os animais mais rápidos da terra

Flor desabrochando

Peixes nadando

Contato Núcleo de Ensino Pesquisa e

Extensão – BioCel-UFPR. www.nuepe.ufpr.br

Autores Claudia Daniela Cavichiolo Ruth Janice Guse Schadeck Márcia Helena Mendonça Revisão e didática Mateus Chicarelli Diana Duarte Laura de Lannoy Agências financiadoras

Programas de formação de professores Programa Institucional de Bolsas de Iniciação à Docência, CAPES/PIBID/UFPR, e Licenciar/UFPR

Texto Desenvolvido para utilização no Programa Um Computador por Aluno - PROUCA - e demais computadores escolares.

Os seres vivos são belos! E são todos formados por células!

Os exemplos acima mostram imensa diversidade que existe entre nós,

seres vivos que habitamos este planeta. E somos todos formados por uma unidade básica: as células!

Quais são os tipos de células que existem?

Existem dois grandes tipos

celulares: células eucarióticas e

procarióticas. As células eucarióticas

são maiores e apresentam uma estrutura

mais complexa que as células

procarióticas e núcleo contendo o DNA.

Compare na micrografia (foto ao

microscópio) ao lado o tamanho destes

tipos celulares.

As células procarióticas são mais

simples e o DNA está em contato direto

com o citoplasma. Além dessas existem

muitas outras diferença que você verá ao

longo deste capítulo. Iniciaremos o nosso

estudo abordando as células eucarióticas.

Quantas células têm em um organismo?

Existem organismos formados por

apenas uma célula e são conhecidos

como unicelulares, como os protozoários.

Já organismos pluricelulares são formados

por muitas células.

Parte 1

As células eucarióticas

Vamos começar o nosso estudo pelos

organismos unicelulares.

Veja alguns deles em movimento!

Paramécio

Endereços dos links Parameciuo - -https://www.youtube.com/watch?v=-2zhaJAOdsw Euglena- https://www.youtube.com/watch?v=jl0TzaWUQWk Giardia - http://www.plospathogens.org/article/fetchSingleRepresentation.action?uri=info:doi/10.1371/ journal.ppat.1002167.s002

Observação do paramécio ao

microscópio de luz

Materiais - cultura de paramécio que pode ser obtida a partir de água de aquário (http://educador.brasilescola.com/estrategias-ensino/visualizacao-paramecium.htm)

-1 lâmina -1 lamínula -1 conta gotas - pedaços de papel absorvente. Desenvolvimento Pingar 2 gotas da cultura da cultura do paramécio sobre a lâmina. Cobrir com

lamínula e observar. Como o paramécio é muito rápido faz-se necessário diminuir os seus movimentos. Um método é colocar alguns fios de algodão bem distendidos entre a lâmina e lamínula Neste caso deve-se ter o cuidado de não deixar os fios muito espessos para não correr o risco de quebrar a lamínula na objetiva da 40X. Outra forma é diminuir a temperatura da infusão do paramécio colocando por alguns minutos em água bem fria.

Cobrir com a lamínula. Pronto! Eles já podem ser observados no microscópio.

Atenção! Embora o paramécio não seja patogênico sempre há o risco de contaminação por outros organismos que podem fazer mal para a saúde. Portanto, siga as normas de segurança no laboratório, como o uso de luvas, óculos de segurança e jaleco, e descarte o material em solução germicida.

O paramécio como modelo de estudo da célula eucariótica

Para entendermos a estrutura de uma célula eucariótica usaremos o

paramécio, um protozoário formado por uma única célula, como modelo de estudo. É

um organismo heterótrofo, pois não produz o próprio alimento, vastamente distribuído

na natureza e facilmente encontrado em lagos e águas paradas. Pode ser observado

ao microscópio de luz, sem nenhum preparo especial. Ele se movimenta em meio

líquido graças aos cílios que recobrem sua superfície.

ida.

Vídeo “A estrutura das células”

O paramécio observado ao

microscópio é uma linda

experiência. Com base neste tipo de

observação foi construído um vídeo

que descreve a estrutura geral das

células. Inicia-se o vídeo

focalizando o paramécio em

movimento, segue-se a abordagem

do o núcleo e o DNA e as

organelas. Após isso faz-se uma

síntese sobre a estrutura geral de

células eucarióticas. Segue-se

então a descrição animada da

estrutura de uma célula procariótica.

Assista ao vídeo e....aprenda mais fácil!

O paramécio, como qualquer célula eucariótica, apresenta núcleo

delimitado por um sistema de duas membranas denominado envoltório nuclear

(antigamente chamado carioteca), membrana plasmática e citoplasma. Analise

a figura abaixo que mostra esses componentes representados no paramécio

que você acabou de observar ao microscópio ou em vídeo.

.

MEMBRANA PLASMÁTICA

A membrana plasmática é

uma película formada por lipídios e

proteínas que envolve o citoplasma,

separando a célula do ambiente

externo e regulando as substâncias

que entram e saem da célula. Por

isso se diz que ela tem

permeabilidade seletiva,

exemplificado no detalhe da

membrana plasmática da figura

anterior e descrita na figura abaixo

seguir com mais detalhes.

Em síntese, permite e entrada e a saída de moléculas necessárias para o funcionamento celular, impede a saída de moléculas que necessitam permanecer no interior celular, bem como não permite e entrada de moléculas desnecessárias ou que em um dado momento não sejam úteis para a célula.

Como a maioria das moléculas atravessa a membrana?

Poucas moléculas

conseguem atravessar pela

parte lipídica da membrana. A

maioria dos compostos que

entram e saem da célula

atravessam a membrana pelas

proteínas, como mostrado na

figura ao lado.

Entram e saem da célula centenas de tipos diferentes de moléculas. Para cada tipo tem mais de uma proteína transportadora específica. Imagine quantas proteínas transportadoras existe em uma membrana!

No paramécio membrana plasmática é contínua ao redor dos cílios

No paramécio a membrana plasmática é contínua ao redor dos cílios, que são prolongamentos semelhante a dedos de luva, na

superfície celular como representado na figura abaixo. Os cílios são responsáveis pela locomoção deste protozoário.

Assim se a célula possui a proteína que transporta uma determinada molécula ela atravessa a membrana.

Da mesma forma, se célula não apresenta a proteína transportadora para uma determinada molécula ela não consegue entrar ou sair da célula.

A maioria das células não possue cílios na sua superfície. As superfícies celulares podem ser muito lisas, como o eritrócito, ou apresentarem projeções celulares (que não são cílios) como o linfócito, além de ondulações e outros relevos.

Todas as células apresentam cílios?

NÚCLEO CELULAR

As células eucarióticas apresentam o

núcleo delimitado pelo envoltório nuclear,

formado por duas membranas. Em vários

pontos essas membranas se fundem formando

poros pelos quais acontece o transporte de

moléculas entre o núcleo e o citoplasma. No

interior do núcleo se encontra o DNA, que é o

material genético de todas as células.

Qual é a função do DNA?

O DNA contém a informação para a formação das estruturas necessárias para o funcionamento da célula de todos os seres vivos e é a responsável pelas

características dos indivíduos

Mas o DNA não está sozinho! Está associado com proteínas formando filamentos de diferentes espessuras. O núcleo é preenchido com

estes filamentos, como você pode verificar na figura a abaixo, os quais se

dobram muitas vezes, podendo até enrolar-se sobre si mesmo. Esses

filamentos são chamados filamentos de cromatina. Durante a divisão celular

esses filamentos se condensam formando os cromossomos que passam a ser

visíveis individualmente através do microscópio.

CITOPLASMA: CITOSOL E ORGANELAS

Citoplasma é todo conteúdo entre o núcleo e a membrana plasmática.

Compõe-se de um líquido (chamado de citosol), que, próximo à membrana

torna-se mais gelatinoso, e de organelas.

Vamos exemplificar com a figura abaixo através de artifícios gráficos. A

célula apresenta núcleo, membrana plasmática e citoplasma, como mostrado

na célula da esquerda. Se excluirmos dessa célula o núcleo e a membrana, o

restante é citoplasma, como você observa na célula do meio. Se retirarmos as

organelas do citoplasma o que sobre é o citosol, evidenciado na célula da

direita.

Para saber mais sobre o núcleo acesse:

http://www.youtube.com/watch?v=n2LHXpCMFNU

Vamos conhecer um pouco mais as organelas?

Clique na imagem abaixo e acesse uma célula interativa e...divirta-se!

Parte 2

células eucarióticas

que formam os animais

“Células animais”

As células agrupadas formam

tecidos (epitelial, conjuntivo,

muscular e nervoso) que em conjunto

formam órgãos. Os conjuntos de

órgãos que desempenham uma

atividade em comum formam

sistemas. Por exemplo, o conjunto de

boca, esôfago, estômago, intestinos,

pâncreas, fígado e vesícula biliar

formam o sistema digestório.

A formação dos tecidos é

semelhante à construção de uma

parede de tijolos. Cada tijolo, nesta

analogia, representa uma célula.

Existem tecidos nos quais as células

estão muito juntas, firmemente

aderidas umas as outras.

Em outros as células estão

mais distantes, mas aderidas a uma

matriz entre elas. Por analogia com a

parede de tijolos, cimento entre elas

está em grande quantidade.

A figura ao lado

mostra uma pequena

porção de epitélio do

esôfago observado ao

microscópio de luz, corado

aqui em rosa. Observe que

as células mudam de forma

ao longo do epitélio,

apresentando-se maiores

ou mais achatadas e que estão muito aderidas umas

as outras.

Os animais são organismos pluricelulares, isto é, se compõem de muitas células. Os seres humanos

apresentam aproximadamente setenta e cinco trilhões de células.

A imagem abaixo mostra células do sangue e foi e obtida através do

microscópio eletrônico. Neste caso, as células estão imersas em uma fração

líquída e não aprestam ligações entre elas.

Você já parou para pensar na imensa quantidade de células que circula no sangue nos organismos animais? Note a quantidade de

células presente nesse fragmento microscópico!

As células de animais apresentam as mesmas estruturas básicas

observadas em nosso modelo de organismo unicelular, o paramécio, visto

anteriormente: membrana plasmática, núcleo e citoplasma. Veja a figura:

Observe que as vesículas de transporte

Todas as células animais são iguais?

Todas as células animais

apresentam as estruturas discutidas

nos parágrafos anteriores.

Entretanto, a forma das células, o

número de cada um dos tipos de

organelas e como se arranjam no

interior celular variam de uma célula

para outra. Veja alguns exemplos:

Células secretoras de muco

Apresenta uma distribuição

interna das organelas que favorece a

ela desempenhar a sua função, já

que as secreções só podem ser

libertadas em um dos lados da célula

como mostrado na figura ao lado.

Como o muco contém carboidratos

apresentam um complexo de Golgi

muito abundante, uma vez que é

nele que acontece a síntese dos

carboidratos do muco. Preste

atenção na disposição de seus

componentes e sua forma. Ela é uma

célula alongada que tem organelas

que produzem e processam o muco

contido nas vesículas de secreção.

.

Plasmócitos

Plasmócitos são células que sintetizam anticorpos, são arredondadas e

apresentam o retículo endoplasmático rugoso muito desenvolvido, visto que é

nessa organela que os anticorpos, que são proteínas, são sintetizados. Veja na

figura 16 uma imagem de microscopia eletrônica que evidencia o retículo

endoplasmático no citoplasma desta célula.

Imagem de um plasmócito ao microscópio eletrônico de transmissão.

Neurônios

Essas células podem exibir

uma grande variedade de formas.

Apresentam prolongamentos celulares

denominados axônios e dendritos

pelos quais acontece a transmissão

do impulso nervoso. Veja na 17 a

quantidade desses prolongamentos

celulares, os quais se conectam com

as células vizinhas formando

complexas redes de transmissões

elétricas. Para cumprir a sua função

apresentam um grande número de

ribossomos e retículo endoplasmático,

pois necessitam de uma grande

quantidade de proteínas.

Em síntese, todas as células

eucarióticas apresentam o núcleo

delimitado pelo envoltório nuclear

formado por duas membranas, o

citoplasma formado pelo citosol e

organelas, e a membrana plasmática.

A forma da célula, a quantidade de

cada um dos tipos das organelas e

suas localizações, o formato e a

posição dependem do tipo celular

analisado. Pode-se comparar a

residências de alvenaria. Todas são

formadas por tijolos, tem banheiro,

cozinha, quartos e sala. Mas a

distribuição interna, o tamanho e o

número dos mesmos são particulares

para cada residência

.

PPaarrttee 33

AAss ccéélluullaass eeuuccaarriióóttiiccaass

qquuee ffoorrmmaamm aass

PPllaannttaass

“Células Vegetais”

Vamos ver com mais detalhes as estruturas das células vegetais que

não estão presentes nas células animais.

Cloroplasto

É uma organela essencial para que os vegetais realizem a fotossíntese.

Devido a esse processo eles são considerados seres autótrofos, ou seja,

produzem o próprio alimento. Apresenta um pigmento verde que confere cor as

folhas e caules, a clorofila. Este pigmento é poderoso! Consegue absorver

“pacotes de energia da luz solar” , denominados fótons, e transferi-los para

As células vegetais possuem todas as estruturas da célula animal, com exceção dos centríolos. Além disso, apresentam

parede celular, vacúolos e cloroplastos, estruturas que a célula animal não apresenta.

moléculas orgânicas, como os açucares. Assim, converte a energia da luz em

energia química, essencial para o funcionamento celular. Sem os cloroplastos e

a fotossíntese não teríamos condições de vida na terra.

Você conhece a Elódea, uma planta muito utilizada em aquários?

Clique na figura e veja os seus cloroplastos se movimentando

https://www.youtube.com/watch?v=BB5rvjZzgFU

Vacúolos

Vacúolos são organelas que podem apresentar diferentes funções,

dependendo da célula e do vegetal. São capazes de armazenar substâncias,

como nutrientes e pigmentos, desempenhar funções digestivas semelhante a

dos lisossomos de células animais e regular a pressão interna das células,

dentre outras.

A parede celular

Sua principal função é conferir resistência e proteção celular. Graças a

ela as células vegetais podem ficar, por exemplo, expostos à água e não se

romperem. É formada por celulose, um polímero de glicose, não é digerido nos

animais. Devido a isso constituem as fibras dos alimentos, fundamentais para o

bom funcionamento do intestino.

As células vegetais formam tecidos?

Da mesma forma que as células animais, elas se organizam em tecidos

formando as partes da planta. Veja fotomicrografia (foto obtida ao microscópio)

do corte transversal de um caule:

PPaarrttee 44

AAss ccéélluullaass

ppRROOCCAARRIIÓÓTTIICCAASS

O que são células procarióticas? São as bactérias e estão disseminadas no solo, na água, no ar, nas

rochas associados a organismos pluricelulares. Em humanos existem bactérias

que normalmente estão associadas à pele e não causam doenças. Outras por

sua, podem causar doneças e infecções. Por exemplo, a bactéria

Propionibacterium acnes é uma bactéria anaeróbia, que usa as secreções

produzidas pelas glândulas sebáceas para o seu crescimento levando à

inflamação dos folículos pilosos, resultando em lesões popularmente chamadas

de espinhas ou acnes.

As bactérias são muito menores e mais simples que as células

eucarióticas. Compare o tamanho delas com um neutrófilo, células de defesa

do sangue que destroem as bactérias que podem causar doenças e dessa

forma protegem o nosso organismo.

Acompanhe o neutrófilo perseguindo uma bactéria!

Este vídeo foi

produzido em 16mm

no ano de 1950 por

David Rogers da

Vanderbilt University,

USA. Tem sido

extensivamente usado

ao longo da história da

biologia celular. É um

dos mais belos vídeos

que mostram a

fagocitose.

https://www.youtube.co

m/watch?v=MgVPLNu_S-w

Devido ao fato de

serem muito pequenas, as

células procarióticas são mais

bem visualizadas ao

microscópio eletrônico como

mostra a figura ao lado.

Neste caso as bactérias

foram ampliadas 20.000X.

As células

procarióticas apresentam as

estruturas básicas de

qualquer célula: material

genético, membrana plasmática e citoplasma. Além desses componentes

também apresentam parede celular, com exceção de um tipo de bactérias

muito pequenas denominadas micoplasmas.

Staphylococcus aureus observado através de microscopia eletrônica de varredura, colorida artificialmente. Imagem de domínio público. Autora da foto: Janice Haney Carr

Nucleóide

O cromossomo bacteriano é

formado por DNA circular. No interior

da célula bacteriana ele se enrola

sobre si mesmo e se associa a

proteínas específicas formando uma

região chamada nucleóide, sem

membrana ao seu redor, em contato

direto com o citoplasma. O DNA das

células procarióticas tem as mesmas

funções das células eucarióticas, ou

seja, armazenar a informação

genética.

Membrana plasmática

Além de desempenhar as

funções de delimitação celular e

permeabilidade seletiva, como em

qualquer célula, a membrana

plasmática nas bactérias também é

responsável por importantes reações

bioquímicas relacionadas ao

fornecimento de energia para a

célula. Em alguns tipos de bactérias

pode fazer invaginações

denominadas mesossomos que se

projetam para o citoplasma, nas

quais se concentram enzimas

envolvidas no fornecimento de

energia.

Parede celular

Protege a célula e é

responsável pelo seu formato.

Citoplasma

Formado pelo citosol e

ribossomos. A célula bacteriana não

apresenta nenhuma das organelas

presentes nas célula eucarióticas.

Portanto, exceto as reações da

síntese de proteínas, todas as

demais reações necessárias para

manter a célula viva acontecem no

citosol.

As estruturas descritas acima

estão presentes em todas as células

procarióticas. Mas, dependendo do

tipo de bactéria, outras estruturas

como flagelos, fímbrias e cápsula são

observados. Veja na figura abaixo a

representação de uma bactéria que

apresenta todas as estruturas.

Estrutura uma célula procariótica.

Para que serve o flagelo?

As bactérias que apresentam flagelos podem se locomover em meio líquido. Veja!

https://www.youtube.com/watch?v=891M1TH99_8

Para que serve a cápsula? A cápsula é uma substancia gelatinosa que recobre a parede celular que

algumas bactérias apresentam e tem importante função na adesão, dentre

outras. Por exemplo, quando não se escova os dentes de maneira correta as

bactérias se multiplicam rapidamente e se aderem umas as outras através das

suas cápsulas formando a placa.

Analise placa bacteriana! Veja o que ela pode causar!

Para prevenir e

eliminar a placa bacteriana

é necessário realizar a

escovação dos dentes,

fato de longa data

conhecido, como você

pode observar na figura ao

lado. Ao escovar os dentes

as bactérias são varridas e

os dentes permanecem

limpos. É necessário

também escovar a língua e

a as bochechas para evitar

o mau-hálito. Uma boa

higiene bucal assegura

também melhores

condições de saúde para

todo o corpo.

Vamos ver o jeito certo de escovar os dentes?

https://www.youtube.com/watch?v=hYFzMh3WHzA

Todas as bactérias são do “mal”?

Não! Por exemplo, o conjunto das bactérias no intestino, chamada de flora intestinal, é essencial para o funcionamento intestinal. Além disso, as bactérias também são usadas na produção de muitos alimentos como queijo e iogurte, bem como na produção de medicamentos.

Considerações finais

Neste capítulo vimos alguns aspectos básicos sobre a

estrutura e função celular. Muito mais já se sabe sobre a estrutura e

funcionamento celular e a cada dia novas descobertas estão sendo

realizadas. Informações fantásticas estão sendo produzidas a cada

dia. A nossa responsabilidade é que estes sejam conhecimentos

aplicados em prol do bem de todos os seres vivos