Organelas Citoplasmáticas

A estrutura da célula (envoltórios celulares)

 Todas as células são formadas por uma membrana plasmática e pelo citoplasma. A membrana plasmática é uma estrutura fina que delimita a célula, separando o meio extracelular do meio intracelular, enquanto que o citoplasma é o espaço intracelular, o qual se encontra preenchido por um líquido gelatinoso chamado citosol. Além dessas duas estruturas básicas, as células podem ter diversas outras estruturas na sua constituição, formando dois padrões de células distintas: as células procariontes ou procarióticas, e as células eucariontes ou eucarióticas. As células eucariontes possuem no interior do citoplasma diversas estruturas, como por exemplo, o núcleo celular, mitocôndrias, complexo de Golgi, retículo endoplasmático, ribossomos, lisossomos, etc. Já nas células procariontes, as únicas organelas existentes no seu citoplasma são os ribossomos, além disso, o material genético está disperso no citoplasma, ao contrário da célula eucarionte, onde o material genético encontra-se dentro do núcleo da célula.

Membrana Plasmática:

 A membrana plasmática ou membrana celular ou plasmalema é uma estrutura fina que envolve todas as células vivas, tanto as procarióticas como as eucarióticas. Ela estabelece a fronteira entre o meio intracelular (interior da célula) e o ambiente extracelular (exterior). A membrana celular não é apenas uma barreira, mas também uma “porta” seletiva, permitindo que a célula capture, para seu interior, apenas os elementos do meio exterior que lhe são necessários. Além disso, permite que a célula libere algumas substâncias do seu interior para o exterior, conforme sua necessidade. Essa capacidade da membrana em controlar a entrada e a saída de determinadas substâncias da célula, chama-se permeabilidade seletiva, sendo essa propriedade fundamental para manter intacta a composição química do interior da célula. Outra propriedade da membrana plasmática é permitir que a célula relacione-se com exterior, reconhecendo substâncias químicas do meio externo através da interação destas substâncias com proteínas presentes na membrana celular. Por exemplo, quando a taxa de glicose no sangue está elevada, as moléculas de glicose interagem com proteínas presentes na membrana plasmática das células do pâncreas, desencadeando uma série de reações químicas no interior da dessas células, culminando na produção de insulina. A insulina é liberada do interior da célula para o meio externo através da membrana plasmática. Assim, podemos descrever as principais funções da membrana celular:

• Envolver a célula, separando o meio intracelular do extracelular
• Garantir a manutenção da composição química da célula através da permeabilidade seletiva
• Permitir que a célula relacione-se com o meio externo
• Ao regular sua composição química e separar a célula do meio externo, a membrana celular deu à célula a propriedade da individualidade, ou seja, permitiu reconhecer a célula como um indivíduo, uma unidade capaz de ter seu próprio metabolismo e reproduzir-se. Em última análise, foi a membrana celular que deu a célula o título de menor unidade viva.

Parede Celular:

A parede celular, parede celulósica ou membrana esquelética celulósica, é uma estrutura de celulose resistente e flexível que delimita as organelas celulares numa célula vegetal. Lembre-se que as células vegetais formam os tecidos das plantas. Por sua vez, as células animais não possuem parede celular, cloroplastos e vacúolos.

As substâncias entram e saem da célula de diferentes formas e o transporte por meio da membrana pode ser classificado em dois grupos: passivo e ativo.

• Transporte passivo: é aquele em que não há gasto de energia durante o processo.
• 
  Transporte ativo: é aquele em que há gasto de energia durante o processo.

→ Transporte passivo

Podemos classificar o transporte passivo em três tipos: difusão simples, difusão facilitada e osmose.

• Difusão simples
  Na difusão simples, moléculas e íons são transportados de forma natural do local onde estão em maior concentração para o local onde se apresentam em menor quantidade. Dizemos, nesse caso, que ocorre um movimento de substâncias a favor do gradiente de concentração. O oxigênio e o gás carbônico atravessam a membrana plasmática dessa forma.
• Osmose
  A osmose nada mais é do que um tipo especial de difusão. Nesse tipo de transporte, o soluto não se move, mas, sim, o solvente, que, nesse caso, é a água. Ela ocorre entre dois meios aquosos que são separados por uma membrana semipermeável. A água difunde-se do meio menos concentrado para o mais concentrado até que o equilíbrio seja alcançado. A água também pode atravessar a membrana pela presença de canais denominados de aquaporinas.
  A osmose pode ser observada na região dos pelos radiculares, que apresentam uma maior concentração de solutos que a água do solo. Essa diferença de concentração faz com que a água entre no interior das raízes e seja levada posteriormente para o restante da planta.
• Difusão facilitada
  A difusão facilitada é aquela em que há uma proteína da membrana que atua como um carreador. Esse transporte acontece a favor do gradiente de concentração, mas substâncias impermeáveis estão envolvidas, por isso, a necessidade de ligação a uma proteína carreadora. Essas proteínas apresentam um sítio de ligação para que o soluto possa ser transportado. Após a ligação, elas sofrem uma modificação que faz com que o soluto seja levado de um lado para outro. Vale destacar também que a difusão facilitada pode ocorrer por meio de transportadores inespecíficos.

→ Transporte ativo

O transporte ativo ocorre com gasto de energia e, assim como na difusão facilitada, ocorre com a ajuda de proteínas carreadoras, que são denominadas de bombas. Diferentemente da difusão, no entanto, o transporte ocorre contra o gradiente de concentração. O exemplo mais conhecido de transporte ativo é a bomba de sódio e potássio.

Endocitoses

Endocitose é um processo que ocorre nas células e tem por objetivo trazer para o interior dessa estrutura substâncias por meio da invaginação da membrana plasmática. Essas invaginações nada mais são que dobras na própria membrana para o interior da célula.

Podemos classificar a endocitose em três tipos principais: fagocitose, pinocitose e endocitose mediada por receptor.

• Fagocitose (do grego phageîn, comer): Nesse processo de endocitose, que acontece apenas em células móveis, ocorre a emissão de pseudópodes (prolongamentos do citoplasma), que capturam partículas maiores, como micro-organismos. Na fagocitose, forma-se uma vesícula chamada de fagossomo que possui diâmetro > 250 nm.
• Pinocitose (do grego pínein, beber): a célula apresenta a capacidade de ingerir fluídos e algumas moléculas neles presentes. A pinocitose pode ou não ser seletiva, ou seja, pode capturar fluidos específicos ou capturar qualquer produto do meio exterior. Nesse tipo de endocitose, formam-se vesículas com diâmetro < 150 nm.
• Endocitose mediada por receptor: ocorre a captura de macromoléculas em virtude da presença de receptores nas membranas. Nas membranas existem áreas específicas, denominadas de fossetas cobertas, que possuem receptores. Na região voltada para o citoplasma, há também uma variedade de proteínas, principalmente clatrina. As fossetas formam as chamadas vesículas cobertas, que entram no citoplasma e fundem-se com os endossomos. A clatrina solta-se da vesícula e é reutilizada, assim como os receptores.

Biologia - Citologia - Histórico do Estudo das Células

Ciclos Bioquímicos

O que são ciclos bioquímicos?

Os ciclos biogeoquímicos são processos que ocorrem na natureza para garantir a reciclagem de elementos químicos no meio. São esses ciclos que possibilitam que os elementos interajam com o meio ambiente e com os seres vivos, ou seja, garantem que o elemento flua pela atmosfera, hidrosfera, litosfera e biosfera. Os principais ciclos biogeoquímicos encontrados na natureza são o ciclo da água, do carbono, do oxigênio e do nitrogênio.

Ciclo da água: 

1. O calor irradiado pelo sol aquece a água dos rios, lagos, mares e oceanos ocorrendo o fenômeno da Evaporação. Nesse momento, ocorre a transformação do estado líquido da água para o seu estado gasoso, à medida que se desloca da superfície da Terra para a atmosfera.
2. O vapor da água esfria, se acumula na atmosfera e se condensa na forma de gotículas, que formarão as nuvens ou nevoeiros. Neste momento, ocorre o processo de Condensação, ou seja, a transformação do estado gasoso da água para seu estado líquido, sendo as nuvens, as gotículas de água líquida suspensas no ar.
3. Com muita água condensada na atmosfera, se inicia o processo de Precipitação, onde as gotículas suspensas no ar se tornam pesadas e caem no solo na forma de chuva. Em regiões muito frias a água condensada passa do estado gasoso para o líquido e rapidamente para o estado sólido, formando a neve ou o granizo.
4. Quando o vapor de água condensado cai sobre a superfície terrestre, ocorre aInfiltração de uma parte dessa água que vai alimentar os lençóis subterrâneos.
5. Parte da água que se infiltrou no solo pode ser absorvida pelas plantas que, depois de utilizá-la a devolvem à atmosfera por meio do processo de Transpiração.

A água também pode evaporar ou escoar sobre o solo e abastecer os rios, que deságuam em mares e oceanos, reiniciando todo o processo do ciclo da água.

Ciclo do Oxigênio:
O oxigênio (O2) é o elemento mais abundante no planeta, estando disponível na atmosfera, na água e na crosta terrestre.
As plantas terrestres usam o gás carbônico (CO2) do ar como combustível para a fotossíntese e liberam oxigênio (O2) para a atmosfera. As plantas aquáticas usam carbonatos dissolvidos na água e liberam o oxigênio. Acontece exatamente o oposto com os animais que respiram O2 e liberam CO2.

A produção do ozônio (O3) ocorre por ação da luz solar sobre o oxigênio atmosférico (O2) e também durante a oxidação do monóxido de carbono (CO) e hidrocarbonetos tais como o metano.
Ciclo do Carbono:

O ciclo do carbono se constitui pela absorção do gás carbônico pelos vegetais no processo de fotossíntese. Metade deste carbono absorvido é liberado para a atmosfera e a outra metade o vegetal utiliza para produzir açúcares (glicoses). Ao ingerir as plantas, os animais ingerem juntamente o carbono para seu organismo, sendo liberado através da respiração ou de sua decomposição. Como alguns fungos e bactérias são responsáveis pela decomposição tanto de animais como a de vegetais, eles ingerem parte deste carbono, liberando-o para a atmosfera e para o solo. Além das bactérias, o processo de queimadas também libera o gás carbônico no solo e na atmosfera. Os vegetais, pelo processo de respiração, também absorvem gás carbônico e liberam oxigênio ao contrário dos animais.

O carbono depositado no solo pode sofrer alterações transformando-se em combustíveis fósseis como o petróleo e o gás natural, além de formar diamantes, grafites e minas de carvão, entre outros. O carbono se transforma em diferentes matérias pela pressão, temperatura e outros elementos químicos aplicados em tempos diferentes.

O ciclo do carbono também se estende aos oceanos, onde ocorre a difusão. Quando a temperatura é baixa, o gás carbônico é capturado pelos oceanos, e quando a temperatura é alta, é liberado pelos oceanos para a atmosfera. No mar, o carbono serve de alimento para os fitoplânctons, podendo ser ingerido por peixes através da alimentação, ou indo para o fundo dos oceanos para sofrerem o processo de decomposição.

Ciclo do Nitrogênio:

 O nitrogênio se mostra como um dos elementos de caráter fundamental na composição dos sistemas vivos. Ele está envolvido com a coordenação e controle das atividades metabólicas. Entretanto, apesar de 78% da atmosfera ser constituída de nitrogênio, a grande maioria dos organismos é incapaz de utilizá-Io, pois este se encontra na forma gasosa (N₂) que é muito estável possuindo pouca tendência a reagir com outros elementos. Os consumidores conseguem o nitrogênio de forma direta ou indireta através dos produtores. Eles aproveitam o nitrogênio que se encontra na forma de aminoácidos. Produtores introduzem nitrogênio na cadeia alimentar, através do aproveitamento de formas inorgânicas encontradas no meio, principalmente nitratos (NO₃) e amônia (NH₃⁺). O ciclo do nitrogênio pode ser dividido em algumas etapas: 

  • Fixação: Consiste na transformação do nitrogênio gasoso em substâncias aproveitáveis pelos seres vivos (amônia e nitrato). Os organismos responsáveis pela fixação são bactérias, retiram o nitrogênio do ar fazendo com que este reaja com o hidrogênio para formar amônia. 
• Amonificação: Parte da amônia presente no solo, é originada pelo processo de fixação. A outra é proveniente do processo de decomposição das proteínas e outros resíduos nitrogenados, contidos na matéria orgânica morta e nas excretas. Decomposição ou amonificação é realizada por bactérias e fungos.
• Nitrificação: É o nome dado ao processo de conversão da amônia em nitratos.
• Desnitrificação: As bactérias desnitrificantes (como, por exemplo, a Pseudomonas denitrificans), são capazes de converter os nitratos em nitrogênios molecular, que volta a atmosfera fechando o ciclo. 

Ácidos nucleicos

O que são ácidos nucleicos? 

Ácidos Nucleicos são os constituintes das moléculas de DNA e RNA, que estão presentes nos genes. O nome deve-se a fato de serem ácidos e por terem sido descobertos no núcleo das células.

Estrutura

O DNA é composto pelas seguintes bases:

  Adenina (A) e guanina (G), que são bases púricas.

  Citosina (C) e timina (T), que são bases pirimídicas.   

O RNA é composto pelas seguintes bases:

Adenina (A) e guanina (G), que são bases púricas.

Citosina (C) e uracila (U), que são bases pirimídicas.

Repare que a composição é semelhante a do DNA. A diferença é que no lugar da timina, no RNA tem-se a uracila.

 Há 2 tipos de ácido nucleico: o ácido desoxirribonucleico ou DNA e o ácido ribonucleico ou RNA. Ambos são macromoléculas compostas por cadeias de centenas ou milhares de nucleotídios ligados. Cada nucleotídio é composto de um monossacarídio pentose, de uma base nitrogenada.

ESTRUTURA DE UM NUCLEOTÍDIO:

Ácidos desoxirribonucleico:

O Ácido Desoxirribonucleico (ADN ou DNA) é o material genético de todos os organismos celulares e de grande parte dos vírus. Este material genético transporta a informação necessária para dirigir a síntese de proteínas e sua replicação. 

A síntese de proteínas nada mais é do que  a produção das proteínas as células e os vírus precisam para o metabolismo e desenvolvimento. 

A replicação é o conjunto de reações por meio das quais o DNA faz uma cópia de si mesmo cada vez que uma célula se divide e transmite suas informações às células filhas. Em quase todos os organismos celulares o DNA está organizado na forma de cromossomos, situados no núcleo celular. 

O DNA é o responsável pela transmissão das características genéticas (cor dos olhos, pele, cabelo, fisionomia, etc) entre os seres vivos.

Adesina, Citosina, Guanina e Timina são as quatro bases encontradas na estrutura do DNA. 

A duplicação do DNA:

No processo de duplicação do DNA, as pontes de hidrogênio entre as bases se rompem e as duas cadeias começam a se separar. À medida que as bases vão sendo expostas, nucleotídeos que vagam pelo meio ao redor vão se unindo a elas, sempre respeitando a especificidade de emparelhamento: A com T, T com A, C com G e G com C. Uma vez ordenados sobre a cadeia que está que está servindo de modelo, os nucleotídeos se ligam em seqüência e formam uma cadeia complementar dobre cada uma das cadias da molécula original. Assim, uma molécula de DNA reproduz duas moléculas idênticas a ela.

Ácido ribonucleico (RNA):

O Ácido Ribonucleico é o material genético de alguns tipos de vírus e, nos organismos celulares, a molécula que dirige as fases da síntese de proteínas. Nos vírus ARN, esta molécula comanda dois processos: a síntese de proteínas (produção das proteínas que formam a cápsula do vírus) e replicação (formação de uma cópia de si mesmo). 

Quando estudamos os ácidos nucleicos (RNA e DNA), nós precisamos conhecer os três processos que ocorrem com eles: a transcrição, a replicação (ou duplicação) e a tradução (síntese de proteínas). 

Transcrição: ocorre quando o RNA se origina a partir do DNA.

Replicação: quando a célula se divide para dar origem a outras células, o DNA precisa se duplicar (pois cada célula nova precisa ter DNA). Esse é o processo de replicação (ou duplicação) do DNA. 

Tradução: é o nome do processo de produção de proteínas ("síntese proteica" ou "síntese de proteínas"). 

A replicação (duplicação)

A molécula de DNA passa por um processo de duplicação. Esse processo é semiconservativo,pois a dupla fita de DNA precisa se separar para ser duplicada, mas as novas moléculas criadas conterão uma das fitas do DNA inicial, ou seja: cada DNA criado terá uma fita nova e outra original (do DNA original), sendo, portanto, um processo semiconservativo (o DNA novo conserva uma das duas fitas do DNA original). 

 A replicação do DNA se inicia com a quebra das ligações de hidrogênio que une as bases nitrogenadas do DNA. Nesse momento, outros nucleotídeos aproximam-se de cada fita-molde e inicia o pareamento entre A-T e G-C, resultando em duas novas moléculas de DNA, que são idênticas à molécula inicial. É desse modo que o DNA é duplicado (replicado). 

Há inúmeras enzimas que participam do processo, como a DNA polimerase (que promove a ligação dos nucleotídeos), a topoisomerase (que tem função de quebrar ligações do DNA e também restaurá-las) e aDNA ligase, que liga certos fragmentos de DNA (chamados fragmentos de Okasaki) ao longo da replicação.  

 A Transcrição

A transcrição ocorre quando um RNA se forma a partir do DNA. A enzima responsável pela transcrição se chama RNA Polimerase, que a partir de uma das fitas de DNA consegue elaborar a fita de RNA. Diferentemente do DNA (que é uma estrutura em forma de fita dupla), o RNA tem apenas uma única fita. 

A Tradução (Síntese de Proteínas)

Para entendermos a tradução, nós precisamos saber primeiro quais são os tipos de RNA.

Os Tipos de RNA 

1) RNA de transferência ou tRNA;

2) RNA mensageiro ou mRNA;

3) RNA ribossômico ou rRNA

 O RNA de transferência

É a menor molécula das três e sua função é a de carrear e combinar os aminoácidos que constituirão as novas proteínas. Eles se combinam com os aminoácidos e reconhecem as bases presentes no RNA mensageiro, que deverão ser pareadas com estes. As sequências reconhecidas pelo tRNA são chamadas códons, e são grupos de três bases nitrogenadas. As sequências que pareiam com os códons são chamadas anticódons. Cada trinca ou códon corresponde a um aminoácido, como pode ser visto na figura abaixo.

O RNA mensageiro

Tem a função de transcrever a informação contida em um segmento de DNA. Seu tamanho e peso variam de acordo com o tamanho da molécula proteica final. O mRNA é composto por duas extremidades: a cauda Poli A e a cauda cap. Seu percurso é sair do núcleo já portando as informações necessárias à síntese e dirigir-se ao citoplasma.

O RNA ribossômico

Este tipo corresponde a cerca de 80% dos tipos de RNA e ele se encontra unido a proteínas, formando os ribossomos. Estes últimos, quando ligados ao RNA mensageiro são chamados de polirribossomos, onde ocorrerá a síntese proteica. 

O processo de fabricação de proteínas ("tradução", ou "síntese de proteínas", ou então "síntese proteica") ocorre no citoplasma após a saída do mRNA do núcleo, que se dirige aos rRNAs. Os ribossomos do rRNA terão a função de traduzir em proteínas a mensagem do DNA carreada pelo tRNA e transcrita pelo mRNA inicialmente.  

 

O RNA de transferência

É a menor molécula das três e sua função é a de carrear e combinar os aminoácidos que constituirão as novas proteínas. Eles se combinam com os aminoácidos e reconhecem as bases presentes no RNA mensageiro, que deverão ser pareadas com estes. As sequências reconhecidas pelo tRNA são chamadas códons, e são grupos de três bases nitrogenadas. As sequências que pareiam com os códons são chamadas anticódons. Cada trinca ou códon corresponde a um aminoácido, como pode ser visto na figura abaixo.  

2°Trimestre