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Professor: Hermes Cerqueira
Material: Citologia


Células-tronco.
Têm ainda a capacidade de se transformar, num processo também conhecido por
diferenciação celular, em outros tecidos do corpo, como ossos, nervos, músculos e
sangue. Devido a essa característica, as células-tronco são importantes, principalmente
na aplicação terapêutica, sendo potencialmente úteis em terapias de combate a doenças
cardiovasculares, neurodegenerativas e traumas na medula espinhal.
O principal objetivo das pesquisas com células-tronco é usá-las para recuperar tecidos
danificados por essas doenças e traumas. São encontradas em células embrionárias e
em vários locais do corpo, como no cordão umbilical, na medula óssea, no sangue, no
fígado, na placenta e no líquido amniótico.
Sumário
1. Citologia
     Introdução
     Evolução da Citologia
     Teoria celular
     Membrana Celular
     Constituição da Membrana Plasmática
     Modelo do Mosaico Fluído
     Envoltórios externos à Membrana Plasmática
     Troca entre o meio intracelular e extracelular
     Concentração de uma solução
     Transporte passivo
         difusão simples
         difusão facilitada
         osmose
     Transporte Ativo
         bomba de sódio e potássio
     Transporte mediado por vesículas
         Endocitose e exocitose
     Citoplasma
         Organelas
     Núcleo Celular
         Carioteca
         Estrutura dos cromossomos nas células eucarióticas
         Nucleoplasma
         Cromatina
         Nucléolo
     Divisão Celular
         Função da divisão celular
         Cromossomos homólogos
         Ciclo celular
         Ciclo de vida dos seres humanos
         Fases do ciclo celular
         Interfase
         Fase mitótica
            Mitose
            Citocinese
            Citocinese Animal
         Fase Meiótica
            Primeira divisão – Meiose I
            Segunda divisão – Meiose II

2. Bioquímica – A Química da Vida
     Compostos Inorgânicos
        Água
           A água e suas variações nos organismos
           Funções da água
        Sais Minerais
 Funções
        Noções Gerais
        Tabela de sais minerais
    Compostos Orgânicos
      Vitaminas
      Carboidrato
        Monossacarídeos
            Monossacarídeos de importância biológica
        Dissacarídeos
            Principais dissacarídeos
        Polissacarídeos
            Principais Polissacarídeos estruturais
            Principais polissacarídeos energéticos
        Lipídios
        Proteínas
3. Bioenergética - metabolismo energético
- Transportadores de hidrogênio
- Fotossintese
       - Etapa fotoquímica
       - Etapa quimica
       - Ciclo de Calvin
- Respiração
       - Importância da respiração
       - Tipos de respiração
              - Respiração aeróbica
                     - Glicólise
                     - Ciclo de krebs
                     - Cadeia respiratória
              - Respiração anaeróbica – fermentação
                     - Fermentação alcóolica
                     - Ffermentação láctica
- Quimiossintese
Sites Interessantes
www.sobiologia.com.br
www.colegioweb.com.br
www.mundoeducacao.com.br
www.infoescola.com
www.todabiologia.com
www.brasilescola.com/biologia
www.eciencia.usp.br/laboratoriovirtual/index.html
www.museuvirtual.unb.br
www.qieducacao.com/p/biologia.html


obs: todos os sites acima foram utilizados como fonte de pesquisas para
desenvolvimento deste material de citologia.



Referências
AMABIS, J.M; MARTHO, G.R. Fundamentos da Biologia Moderna. 3ª ed. São Paulo.
Editora Moderna, v. Único, 2010.


LOPES, S; ROSSO, S. Bio. 2ª ed. São Paulo. Editora Saraiva, v. Único, 2010.


LAGO, S; ADOLFO, A; CROZETTA, M. Biologia para ensino médio: curso completo. 1ª ed.
São Paulo. IBEP, 2006.
1. Citologia

Introdução
A área da Biologia que estuda a célula é a Citologia (do grego: cito = célula; logos =
estudo). A Citologia estuda as células no que diz respeito à sua estrutura, suas funções e
sua importância na complexidade dos seres vivos. Com exceção dos vírus, todos os seres
vivos são formados por células.


Evolução da Citologia
O primeiro pesquisador a registrar suas observações foi o
holandês Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723). Usando
microscópios de sua própria construção, dotados de lente
única (microscópio simples), observou e relatou as formas e
o comportamento dos microorganismos, sendo por isso
considerado o pai da Microbiologia.
Figura: holandês Anton van Leeuwenhoek

Figura: Microscópio Simples, com uma só lente de aumento, usado por Leeuwenhoek.




A célula foi descoberta em 1665 pelo inglês Robert Hooke, que observa um pedaço de
cortiça (tecido vegetal morto) usando um conjunto de lentes de aumento, microscópio.
Hooke, observou na ampliação do material que o mesmo era formado por pequenos
compartimentos vazios que mais parecia com os quartos que os monges da época
utilizavam para dormir, como estes compartimentos utilizados pelos monges eram
denominados de célula, batizou os espaços observados naquele pedaço de cortiça de
células.
Figura: Robert Hooke, Microscópio e Fotografia das observações do tecido.
Com a invenção do Microscópio óptico foi possível observar estruturas nunca antes vistas
pelo homem, as células. Essas estruturas foram mais bem estudadas com a utilização de
técnicas de citoquímica e o auxílio fundamental do microscópio eletrônico.



Figura 1: Microscópio Óptico                       Figura 2: Microscópio Eletrônico




DICA: Unidades de Medida usadas na Citologia
O metro é a unidade básica do comprimento – Sistema Internacional de Unidades – todas
as outras unidades são derivadas dele. As principais subdivisões do metro utilizadas na
Citologia, são:

        milímetro (mm): metro dividido por mil;

        micrômetro (µm): metro dividido por milhão;

        nanômetro (nm): metro dividido por bilhão;
A Teoria Celular
Através das descobertas acerca das células, criou-se a teoria celular, tendo em vista seus
fundamentos:
De acordo com a teoria celular todos os seres vivos se formam através das células, sendo
que alguns possuem o corpo composto somente por uma célula, e essa possui a
capacidade de dar forma e característica aos seres vivos.

A menor unidade viva é a célula que é responsável por oferecer mecanismos
fundamentais a um organismo, e que, além disso, provocam as reações do metabolismo,
em suma a célula é uma unidade fisiológica dos seres vivos.

As células são oriundas de outras células e levam consigo as informações hereditárias.


A Célula, unidade funcional de um organismo, capaz de atuar de maneira autônoma.
Alguns organismos microscópicos, como bactérias e protozoários, são células únicas,
enquanto os animais e plantas são formados por muitos milhões de células organizadas
em tecidos e órgãos.


Membrana Celular
Uma célula viva é um compartimento microscópico, isolado do ambiente por pelo menos
uma barreira: a membrana plasmática. Está é uma película extremamente fina e delicada,
que exerce severa “fiscalização” sobre todas as substâncias e partículas que entram e
saem da célula.


Constituição Química da Membrana Plasmática
Estudos com membranas plasmáticas isoladas revelam que seus componentes mais
abundantes são fosfolipídios, colesterol e proteínas. É por isso que se costumam dizer
que as membranas plasmáticas têm constituição lipoprotéica.

Vamos Pensar! Porque os Lipídios se organizam dessa forma na membrana plasmática?
Figura: Componentes da Membrana Plasmática


Modelo do Mosaico Fluido
A disposição das moléculas na membrana
plasmática foi elucidada recentemente, sendo que
os lipídios formam uma camada dupla e contínua,
no meio da qual se encaixam moléculas de
proteína. A dupla camada de fosfolipídios é fluida,
de consistência oleosa, e as proteínas mudam de
posição continuamente, como se fossem peças
de um mosaico. Esse modelo foi sugerido por
dois pesquisadores, Singer e Nicholson, e
recebeu o nome de Modelo Mosaico Fluido.

Figura: Mosaico Fluido


Os fosfolipídios têm a função de manter a estrutura da membrana e as proteínas têm
diversas funções. As moléculas de colesterol aumentam as propriedades da barreira da
bicamada lipídica e devido a seus rígidos anéis planos de esteróides diminuem a
mobilidade e torna a bicamada lipídica menos fluida.

A membrana plasmática seleciona a passagem destas substâncias e ela possui, desta
forma, uma permeabilidade seletiva. A camada fosfolipídica da membrana plasmática
funciona como uma barreira fluida (maleável) e permite a passagem de substâncias
diretamente através dela.

Vamos Pensar! O que aconteceria com a célula se a membrana plasmática não
permitisse a entrada e/ou saída de substâncias dela?
Envoltórios externos à membrana plasmática
A membrana plasmática é uma estrutura complexa e extremamente frágil, há envoltórios
externos que a protege e a auxilia na realização de algumas de suas funções.
Essas estruturas são:
      Glicocálix
      Parede Celular


O glicocálix está presente na maioria das células animais e em certos protozoários. Na
célula animal pode estar diretamente associado à membrana, formando uma malha
protetora que lembra uma casca. É constituído, como o próprio nome já determina, de
glicídios, associados a proteínas ou lipídeos.
As células vegetais apresentam ainda uma estrutura integrada à parede celulósica, que
permite a comunicação de substâncias entre as células vizinhas. São pequenos canais,
conhecidos como plasmodesmos.
A parede bacteriana é uma estrutura complexa e resistente, tendo como principal função
impedir o rompimento da membrana celular em meios hipotônicos. Já em relação às
paredes celulares, essas estão presentes em bactérias, fungos, certos protozoários, algas
e plantas.
Nas plantas e nas algas a parede celular é formada pela celulose, sendo também
conhecida como parede celulósica.




Parede Celular                               Glicocálix
Troca entre o meio Intracelular e Extracelular
Os transportes de substâncias e troca entre a célula e o meio externo podem ser
agrupados em três categorias:


      Transporte Passivo: difusão, osmose e difusão facilitada
      Transporte Ativo: bomba de sódio e potássio
      Transporte mediado por Vesículas: endocitose e exocitose


Concentração de uma solução
Solução é o termo utilizado para representar uma quantidade de moléculas dissolvidas
em qualquer líquido.
Soluto são as moléculas dissolvidas ( açúcar, íons, aminoácido).
Solvente é o líquido utilizado para dissolver o soluto (água).
A água é conhecida como solvente universal. Estudaremos melhor as propriedades da
água no capítulo sobre Química da Vida.
A concentração da solução é determinada pela quantidade de soluto que foi dissolvido
num determinado solvente.
A concentração da solução se tora maior quanto maior for a quantidade de soluto
dissolvido na mesma quantidade de solvente. Vejamos os exemplos:
Isotônicas são soluções que apresentam a mesma concentração.
Soluções com concentrações diferentes podem ser Hipertônicas (mais concentrada) ou
Hipotônicas (menos concentrada). Note que só é possível definir a concentração de uma
solução se comparada a uma outra solução.
Transporte Passivo
Tipo de transporte que ocorre na membrana plasmática, a favor do gradiente de
concentração, sem necessitar gastar energia produzida no metabolismo celular.
Difusão Simples: consiste na passagem espontânea de micro moléculas ou íons, como
as de água, gás carbônico e oxigênio, pela região lipídica da membrana plasmática,
deslocando-se do local de maior concentração (hipertônico) para o de menor
concentração (hipotônico), tendendo a homogeneizar a concentração.
Difusão Facilitada: alguns Íons (cálcio, cloro, sódo, potássio, etc) e moléculas maiores
(aminoácidos, glicose, vitaminas) e que não são lipossolúveis não conseguem atravessar
a membrana espontaneamente, ou fazem esse movimento com velocidade muito baixa,
em razão da permeabilidade seletiva. Diante dessas condições, se ligam a proteínas de
membrana (permeases) para que seja facilitado o transporte que por meio de difusão
simples demorariam muito tempo para passar. É importante saber que existem
permeases específicas para cada tipo molecular.
Osmose: caso especial de difusão, caracterizada pela difusão de moléculas de água por
meio de uma membrana semipermeável de um meio hipotônico (com maior concentração
de água) para um hipertônico (menor concentração de água), também é um tipo de
transporte passivo.


Vamos Pensar! O que acontece se colocarmos uma célula animal em um meio
hipertônico? E em um meio hipotônico? O mesmo comportamento acontece com uma
célula vegetal?


Vamos Pensar! Qual a relação da fabricação da carne do sol com os processos de
transporte da membrana celular?


Vamos Pensar! Temperando a salada – vamos fazer um tempero com vinagre, limão, sal
e azeite. Devemos temperar antes da hora
do almoço ou na hora de servir a refeição?


Transporte Ativo
Tipo de transporte que ocorre na
membrana plasmática, contra o gradiente
de concentração, necessitando gastar
energia produzida pelo metabolismo
celular.


Bomba de Sódio e Potássio
Esse processo só é possível graças à
presença    de   certas   proteínas  na
membrana plasmática que, com o gasto de
energia, são capazes de se combinar com
a substância ou íon e transportá-lo para a região em que está mais concentrado. Para que
isso ocorra, a proteína sofre uma mudança em sua forma para receber a substância ou o
íon. É importante salientar, que a energia necessária a esta mudança é proveniente da
quebra da molécula de ATP (adenosina trifosfato) em ADP (adenosina difosfato) e fosfato.
A bomba de sódio e potássio é um exemplo de transporte ativo. A concentração do
sódio é maior no meio extracelular enquanto a de potássio é maior no meio intercelular. A
manutenção dessas concentrações é realizada pelas proteínas transportadoras descritas
anteriormente que capturam íons sódio (Na+) no citoplasma e bombeia-os para fora da
célula. No meio extracelular, capturam os íons potássio (K+) e os bombeiam para o meio
interno.
Figura: Esquema da Bomba de sódio e Potássio




Transporte Mediado por Vesículas


Endocitose e Exocitose
Endocitose é um processo por onde as células consomem materiais através da
membrana plasmática. Pode ocorrer de duas formas básicas:

Pinocitose: Ocorre quando as células ingerem moléculas em estado líquido
complementando a fagocitose. Este processo exige queima de energia na forma de ATP.
É comum em células eucarióticas.
Fagocitose: Processo por onde as células amebóides ou os fagócitos envolvem
partículas sólidas e as ingerem. É utilizado pelos leucócitos quando detectam corpos
estranhos dentro do organismo.


A exocitose é o inverso da endocitose, onde as células eliminam e purificam substâncias
através da mudança ocorrida na membrana plasmática.
Esse processo é frequente em células com função secretora, como as do pâncreas, por
exemplo, que secretam insulina e glucagon (hormônios lançados na corrente sanguinea
que atuam no metabolismo celular).


O mecanismo de endocitose envolvem a ingestão de material, enquanto que a exocitose
envolve a eliminação de material.
Leitura Complementar
Você sabe o que é o pus que se forma nos ferimentos infeccionados?
Quando nossa pele sofre um ferimento, pode ocorrer infecção por bactérias. Verdadeiros
"exércitos" de um tipo especial de leucócito(glóbulo branco do sangue), os neutrófilos,
saem dos nossos vasos sanguíneos e vão combater as bactérias invasoras. Esse
processo de atravessar a parede dos capilares é denominado diapedese. Os neutrófilos
fagocitam ativamente as bactérias mas acabam morrendo e, juntamente com as várias
bactérias    que    ingerem,    formam    o    pus    nos   ferimentos   infeccionados.
Outro tipo de célula, os macrófagos, chega então para fazer a "limpeza".
Os macrófagos ocorrem em tecidos conjuntivos de nosso corpo e derivam de um tipo de
glóbulo branco denominado monócito. Este sai por diapedese do vaso sanguíneo e se
transforma em macrófago, dirigindo-se ao local da infecção, onde vai atuar.


Fonte: (Sônia Lopes volume único BIO editora SARAIVA)


O Citoplasma
O citoplasma é constituído por um material mais ou menos viscoso , chamado
hialoplasma. Nele estão mergulhadas estruturas consideradas vivas, os orgânulos do
citoplasma. Citoesqueleto são fibras de proteínas finíssimas no hialoplasma: os
microtúbulos, os microfilamentos e os filamentos intermediários.
O Hialoplasma - Quimicamente o hialoplasma é constituído de água e moléculas de
proteína, formando uma dispersão que os químicos chamam de colóide. Pode ser
encontrado em dois estados: o gel – de consistência gelatinosa; ocorre pela diminuição da
repulsão micelar; tem aspecto claro e encontra-se na região mais periférica (ectoplasma)
– e o sol – mais fluido, forma o endoplasma, onde encontram-se a maioria das organelas
citoplasmáticas.
A ciclose - É uma corrente citoplasmática orientada num certo sentido, sendo bem visível
especialmente no endoplasma de muitas células vegetais. A velocidade da ciclose é
aumentada pela elevação da luz e da temperatura.
O movimento amebóide - É o movimento das amebas e dos glóbulos brancos que são
capazes de formar pseudópodes. Tudo se passa como o pseudópode se destruísse na
parte traseira e se reconstruísse na dianteira, dessa forma a ameba se locomove.
O retículo endoplasmático - São um sistema de membranas duplas, lipoprotéicas. Essas
membranas constituem as vezes, sacos achatados e, outras vezes túbulos. Conhecem-se
dois tipos de retículos: O retículo endoplasmático não granuloso (liso ou agranular),
constituído apenas por membranas e o retículo endoplasmático granuloso (granular ou
rugoso) que possui aderidos ao lado externo das membranas grânulos chamados
ribossomos.
O retículo endoplasmático liso têm algumas funções bem óbvias.
      Facilitar reações enzimáticas - As enzimas ficam associadas as sua membrana. -
       Promover a síntese de lipídios na célula - O retículo produz triglicerídeos,
       fosfolipídios e esteroides;
      Transportar substâncias no interior da célula, desta para o meio e vice-versa;
      suas membranas se comunicam com a carioteca e a membrana plasmática
movimentando-se. Regular a pressão osmótica;
      o retículo para regular a pressão osmótica retira o hialoplasma e armazena
       substâncias em suas cavidades.- Armazena substâncias produzidas;
      Os vacúolos das células vegetais são partes hipertrofiadas do retículo dessas
       células onde armazenam: água, sais, açúcares e pigmentos.


Quanto ao retículo rugoso além de desempenhar todas as funções do retículo liso ele
ainda sintetiza proteínas, devido a presença de ribossomos.
Os ribossomos - Podem ser encontrados livremente no hialoplasma, ou então presos uns
aos outros por uma fita de RNA; neste caso são chamados polissomos ou poliribossomos.
Cada ribossomo é constituído por duas subunidades. Quimicamente essas estruturas são
constituídas por RNA e proteínas. Os ribossomos quando associados a uma fita de RNA ,
juntam os aminoácidos de citoplasma para formar cadeias de proteínas.
Complexo Golgiense - é constituído de várias unidades menores, os dictiossomos. Cada
dictiossomo é composto por uma pilha de cinco ou mais sacos achatados, feitos de
membrana dupla lipoproteica, e disposto de forma regular.
Nas bordas dos sacos podem ser observadas vesículas em processo de brotamento, se
difere do retículo endoplasmático liso devido ao empilhamento regular dos sacos
achatados enquanto os componentes do retículo se distribuem de forma irregular na
célula. Os papéis do complexo golgiense:
      Secreção da célula de ácino pancreático - Os ácinos são pequenas estruturas
       glandulares que secretam as enzimas do suco pancreático;
      Secreção de muco das células caliciformes do intestino - Na mucosa intestinal,
       existem células especiais em forma de cálice que produzem um liquido lubrificante
       e protetor, chamado muco. O muco é um material complexo, constituído
       principalmente por glicoproteínas ( proteínas ligadas a polissacarídeos);
      O complexo golgiense também é responsável pela secreção da primeira parede
       que separa duas células vegetais em divisão;
      O acrossomo do espermatozoide é secretado pelo complexo golgiense;
      O complexo golgiense origina os lisossomos, vesículas cheias de enzimas.


Núcleo Celular
O núcleo é uma estrutura presente nas células eucarióticas e responsável pelo controle
das funções celulares. O núcleo é constituído pela carioteca, nucleoplasma, cromatina e
nucléolo.
As células podem ser classificadas, quanto à presença da membrana que reveste o
núcleo (carioteca), como eucariontes (carioteca presente) e procariontes (sem carioteca).


Célula Eucarionte com seu núcleo organizado pela presença da carioteca:
Figura 1: Célula Eucarionte (carioteca presente)




Célula Procarionte com seu núcleo desorganizado. Note que não existe membrana
(carioteca) para proteção do material genético.




Figura 2: Célula Procarionte (carioteca ausente)



Carioteca
A carioteca separa o material nuclear do citoplasma. É composto por duas membranas
lipoproteicas com um espaço entre essas membranas denominado: espaço perinuclear.
A carioteca apresenta poros com complexo de proteínas que controlam e regulam a
entrada e saída de substâncias entre o núcleo e o citoplasma.


Estrutura dos cromossomos nas células eucarióticas

Nos seres eucariontes, as moléculas de DNA encontram-se no núcleo das células,
constituindo estruturas filamentosas complexas designadas de cromossomas. Cada
porção de DNA associada às histonas (proteínas que estão associadas as moléculas de
DNA), constitui um filamento de cromatina.

“As histonas são grupos de proteínas solúveis em água, ricas em aminoácidos básicos
que se associam ao DNA dos eucariontes, formando os nucleossomos, unidades
formadoras da cromatina.”
O DNA contém a informação genética, enquanto que as protéinas são responsaveis pela
forma física do cromossoma e pela regulação da atividade do DNA.
Os filamentos de cromatina (que como já sabemos é o conjunto do DNA associado a
proteínas) encontram-se na maior parte do tempo, dispersos no núcleo da célula, sendo
chamados de cromatina dispersa. Contudo, quando a célula está em divisão, estes
filamentos sofrem um processo de condensação, originando filamentos curtos e espessos
designados cromossomas ou cromatina condensada. A este processo de condensação
chama-se espiralização.
Na fase de condensação, cada cromossomo é constituído por 2 cromátides, que resultam
sempre de uma duplicação do filamento inicial de cromatina, que ocorreu anteriormente.
Assim, cada um dos cromátide é formada por uma molécula de DNA e por histonas que
lhe estão associadas. Os cromátides de um cromossomo encontram-se unidas por uma
estrutura sólida e resistente designada de centrômero, com uma sequencia de DNA
específica, à qual se liga um disco proteico.




Tipos de Célula quanto à quantidade de Núcleos
      Mononucleadas: apresentam apenas um núcleo;
      Binucleadas: apresentam dois núcleos como certas espécies de protistas ciliados;
      Multinucleadas: apresentam vários núcleos como as células musculares estriaas
       da musculatura esquelética do corpo humano;
      Anucleadas: durante a fase de diferenciação perdem o núcleo, como as hemácias
       (células do sangue) da maioria dos mamíferos.
Nucleoplasma
O nucleoplasma é a solução aquosa que é delimitada pela carioteca e contém diversos
tipos de íons e moléculas, tais como: ATP, enzimas, nucleotídeos e proteínas.




Cromatina
Este nome ocorreu no século XIX quando os citologistas, ao utilizarem corantes para a
observação de células ao microscópio, verificaram que determinadas regiões do núcleo
destacavam-se do restante da célula porque ficavam coradas mais intensamente.
Passaram a chamar essas regiões de cromatina.
A cromatina é o conjunto de filamentos longos e finos que se condensam antes da divisão
celular para formar os cromossomos. Cada filamento é um cromossomo composto por
uma única molécula de DNA e proteínas específicas, como as denominadas histonas.
A cromatina é o cromossomo enquanto a célula não está em divisão.
A cromatina é caracterizada por duas regiões distintas:
       Heterocromatina
                regiões mais coradas, mais condensadas.
       Eucromatina
                regiões menos coradas, menos condensadas;
                onde se localizam os genes ativos das células.
Nucléolo
Os nucléolos são corpúsculos densos e esféricos não delimitados por membranas e
visíveis ao microscópio quando as células não estão em divisão.
São regiões do núcleo onde os ribossomos são formados, por isso apresentam grande
quantidade de ácido ribonucleico (RNA), componente estrutural dos ribossomos.
O nucléolo é uma estrutura em constante renovação, pois o RNA ribossômico, que é
produzido continuamente a partir do DNA de cromossomos denominados organizadores
de nucléolos, vai compor os ribossomos que vão desempenhar sua função no citoplasma.




Figura: organização do nucléolo e formação dos ribossomos.
DICA


Atualmente é comum se ouvir falar nas diversas pesquisas que estão sendo feitas com a
chamada célula tronco, ou também célula mãe ou até mesmo célula estaminal, onde
muitos pesquisadores estão em busca da cura para
diversos tipos de câncer e outras doenças
degenerativas. O transplante de órgãos foi algo que
marcou a história da medicina, onde é a principal
solução para cura de várias doenças, mas o que
estão visando os novos pesquisadores é cura de
várias enfermidades, sem a necessidade de se
transplantar órgãos e sim por meio de células tronco.
Mas tal prática além de ser constada que é bastante poderosa, gera muita polêmica, pois
várias nações e entidades não permitem nem ao menos pesquisas com células tronco. O
Brasil permite tais pesquisas através de células tronco embrionárias, mas mesmo assim o
país estipula uma série de regras para que as pesquisas sejam de fato realizadas.
Existem duas formas de extração de células tronco, que são através de células
embrionárias, onde encontradas no embrião humano, e células adultas, que podem ser
extraídas de diversos tecidos, como sangue, medula óssea, etc.


Divisão Celular
O processo de divisão celular é muito importante para a reprodução, crescimento e
desenvolvimento de todos os seres vivos. Para isso se faz necessário entender o que
acontece com o núcleo e com a célula como um todo durante a preparação para divisão e
na divisão.
Função da divisão celular
A divisão celular tem como função (através da sua capacidade metabólica) a manutenção
da vida enquanto conseguir (uma célula dá origem a uma outra célula).
Através desta divisão as células-filhas terão pelo menos metade ou a mesma quantidade
de material genético da mãe onde há uma hereditariedade através da divisão celular
normal, tendo como função e como finalidade passar o programa genético de uma
geração celular para a geração seguinte (a cromatina da célula mãe, é replicada ou
separada recebendo as células filhas uma quantidade do DNA da mãe).
Na maioria dos seres unicelulares, a divisão conduz á reprodução do individuo, dando
origem a duas células independentes, que irão constituir dois novos indivíduos.
Nos seres vivos multicelulares, a divisão celular permite a regeneração das células ou
parte de órgãos que foram danificados ou a renovação das que envelheceram e
morreram.
No caso do Homem o seu crescimento para, mas as divisões celulares continuam,
assegurando a regeneração das células sanguíneas e da pele entre outras.
A divisão pode ocorrer com diferentes velocidades e consequentemente tempos
diferentes, consoante os tecidos celulares em questão, visto que estes possuem
diferentes funções (células especializadas). Factores externos, como a temperatura ou a
disponibilidade de nutrientes também afetam a duração do ciclo e respectivas etapas.
Durante a divisão celular, dois aspectos importantes acontecem:

      divisão do núcleo (cariocinese)
      divisão do citoplasma (citocinese)


Nos seres eucariontes podemos identificar dois tipos de divisão celular:


Mitose: uma célula dá origem a duas outras com o mesmo número de cromossomos da
célula inicial. Divisão utilizada por seres que fazem reprodução assexuada, ou para o
crescimento de organismos multicelulares (formação dos tecidos, órgãos e sistemas),
além de regenerar os tecidos em caso, por exemplo, de um ferimento.
Meiose: uma célula dá origem a quatro, cada uma com a metade do número de
cromossomos da célula inicial. Divisão utilizada para formação da maioria dos gametas.




Tipo de células quanto à quantidade de cromossomos no seu núcleo:


Diploides: possuem pares de cromossomos homólogos e são representadas por 2n.
Também conhecidas por célula somática, compõem o corpo dos seres multicelulares.




Haploides: possuem apenas um cromossomo de cada par de homólogos e são
representadas por n. Também conhecidas por células sexuais ou gamética, formam os
gametas da maioria das espécies.
Os cromossomos homólogos
Possuem genes relacionados aos mesmos caracteres e situados em posições
correspondentes. O lugar que cada gene ocupa nos cromossomos chama-se lócus
gênico. Assim os cromossomos homólogos apresentam a mesma sequência de lócus
gênico.
Ciclo celular

O Ciclo celular é definido como o crescimento e a divisão da célula, de forma contínua e
repetitiva. Considera-se assim o ciclo celular, como sendo o conjunto de transformações
que decorrem desde a formação de uma célula até ao momento em que ela própria, por
divisão, origina duas células.
O mecanismo que faz com que as células se multiplicam, dando origem a outras células
tem o nome de divisão celular. A célula que se divide é chamada célula original ou mãe e
as novas células são as células-filhas. Posteriormente estas células filhas poderão
também tornar-se células mães, numa nova geração.




Ciclo de Vida dos Seres Humanos
Os seres humanos são gerados pelo processo de fecundação cruzada, interna, onde o
gameta masculino (espermatozoide n=23) encontra-se com o gameta feminino (óvulo
n=23) gerando a célula ovo (zigoto 2n=46). A partir desse momento a célula zigoto
passara por várias divisões mitóticas, processos de diferenciação e especialização
celular, até alcançar o estágio de formação completa do embrião, nascendo assim uma
criança que para atingir a fase adulta de maturação sexual, passará por outros vários
processos de divisão celular (mitose) para o seu crescimento e desenvolvimento. Ao
atingir a maturação sexual os dois sexos estarão prontos para liberar os seus gametas
que foram produzido nas suas gônadas através da divisão meiótica. Dando inicio assim a
um novo ciclo de vida dos seres humanos.
Fases do Ciclo celular
Depois de uma célula se dividir, é necessário algum tempo para que essa célula esteja
pronta para uma nova divisão, reiniciando-se todo o processo. A alternância entre
períodos de divisão e períodos de não divisão chama-se Ciclo Celular. Este ciclo por sua
vez, é constituído por 2 fases principais:
    Interfase (G1, S, G2) - Consiste no fim de uma divisão celular e no início da
     seguinte.
    Fase mitótica ou período da divisão celular (Mitose e Citocinese) – Como o nome
     indica esta fase corresponde ao período em que ocorre a divisão celular.
Interfase
A interfase, ou seja, a fase entre duas divisões mitóticas, já foi considerada a fase de
repouso da célula mas tal não é, de todo, verdade. Esta é uma fase em que os
cromossomas não são visíveis ao microscópio óptico. A interfase pode ser subdividida em
três partes:
    Fase G1 - a designação desta etapa deriva de GAP = intervalo, e decorre
     imediatamente após a mitose. É um período de intensa atividade bioquímica, no
     qual a célula cresce em volume e o número de organelos aumenta. Para que a
     célula passe para a fase seguinte do ciclo é necessário que atinja um ponto crítico
     designado ponto de restrição ou start, momento em que se dão mudanças internas;
    Fase S - esta é a fase de síntese (S) de DNA e, aparentemente, requer um sinal
     citoplasmático para que se inicie. Cada cromossomo é duplicado longitudinalmente,
     passando a ser formado por dois cromátides (replicação semi-conservativa) . Nesta
     etapa numerosas proteínas (histonas, por exemplo) são igualmente sintetizadas;
 Fase G2 - esta fase conduz diretamente á mitose e permite formar estruturas com
      ela diretamente relacionadas, como as fibras do fuso acromático.
      A afirmação: “a interfase é um período preparatório e indispensável para que a
      mitose ocorra”, baseia-se no facto de para que a mitose ocorra, é necessário que
      exista a duplicação quer do material genético, quer dos restantes constituintes
      celulares para que, a partir da célula-mãe, sejam produzidas 2 células-filhas. A
      interfase é um período em que esses processos de duplicação, sendo por isso uma
      fase indispensável para que a divisão celular se faça.

Além disso, e tão importante como a interfase é o estado em que a maior parte das
células mais especializadas permanece a maior parte do tempo, corresponde ao período
em que elas desempenham suas funções específicas (ficam na fase G1, de crescimento
celular).


Fase Mitótica
A fase mitótica embora varie em aspectos mínimos de um organismo para outro, a base
do seu processo é semelhante na maior parte das células eucarióticas. Nesta fase podem
ser consideradas 2 etapas:
     Mitose ou Cariocinese (divisão do núcleo)
     Citocinese (divisão do citoplasma)
A mitose é um processo contínuo mas geralmente consideram-se, por uma questão de
facilidade, quatro etapas: Prófase, Metáfase, Anáfase e Telófase. No decorrer destas
etapas, o material genético sintetizado na fase S do ciclo celular é dividido igualmente por
dois núcleos filhos. Este processo está associado à divisão de células somáticas.


Mitose
As etapas da mitose, propriamente dita, decorrem da seguinte forma:
    1. Célula animal em Prófase - vista ao Microscópio Óptico a transição entre a fase G2
       e a Prófase não é nítida. Durante esta etapa, a mais longa de todo o processo
       mitótico, a cromatina condensa-se gradualmente em cromossomos bem definidos.
       Durante este processo é visível que cada cromossomo é compostos por dois
       cromátides enrolados um no outro, pois o DNA foi duplicado durante a fase S. No
       final da Prófase as cromátides estão visíveis lado a lado, unidos pelo centrômero,
       uma sequência específica de DNA que ligará a molécula ás fibras do fuso
       acromático. A presença do centrômero divide cada cromátide em dois braços. É
       durante esta fase que surge em volta do núcleo a chamada zona clara, que contém
       os microtúbulos. Estes inicialmente estão orientados ao acaso mas no fim da etapa
       estão alinhados paralelamente á superfície do núcleo, ao longo do eixo do fuso
       acromático. O nucléolo desintegra-se e, determinando o final da etapa, o invólucro
       nuclear desaparece.
    2. Célula animal em Metáfase - esta etapa inicia-se com a formação do fuso
       acromático, uma estrutura tridimensional larga no centro e afilada nas
       extremidades, que ocupa a área anteriormente ocupada pelo núcleo. As fibras do
       fuso são feixes de microtúbulos e vão-se ligar a complexos proteicos
       especializados - cinetócoro - desenvolvidos nos centrômeros durante a Prófase.
Estes microtúbulos do cinetócoro estendem-se, juntamente com os microtúbulos
      polares, para os polos da célula. Através deles vai ocorrer o alinhamento dos
      cromossomos no centro do fuso, formando a placa equatorial. Nesta situação os
      cromátides estão em posição de se separarem. O alinhamento das fibras do fuso
      acromático ocorre a partir dos centros de organização dos microtúbulos. Em
      animais e protistas esse centro organizador é o centrossomo, uma nuvem de
      material amorfo que rodeia o par de centríolos. Em células vegetais, que não
      contêm centrossomas, os organizadores existem e garantem a formação do fuso,
      mesmo que os polos sejam pouco definidos.
   3. Célula animal em Anáfase - esta etapa, muito breve, começa bruscamente, com a
      separação simultânea de todas as cromátides pelos centrômeros. Cada cromátide
      toma agora para si a designação de cromossoma. À medida que os cinetócoros se
      deslocam em direção a polos opostos os braços dos cromossomas são arrastados,
      sendo as pontas dos braços mais longos as últimas a serem separadas. Este
      movimento em direção aos polos parece dever-se ao encurtamento dos
      microtúbulos junto ao cinetócoro, como se este "comesse" o caminho ao longo das
      fibras. No final da Anáfase dois conjuntos idênticos de cromossomos encontram-se
      em cada polo.
   4. Célula animal em Telófase - nesta etapa final da mitose, a separação dos dois
      conjuntos de cromossomas é finalizada pela formação da membrana nuclear, a
      partir de retículo endoplasmático rugoso. O fuso acromático desaparece e os
      cromossomos relaxam novamente, tornando-se indistintos. O nucléolo é
      reconstituído e cada núcleo entra na interfase.




Citocinese
Terminada a divisão do núcleo,ou seja, a cariocinese, inicia-se a citocinese, que é a
divisão do citoplasma e da célula toda. A rigor, a citocinese normalmente inicia-se na
anáfase e dura até a telófase onde se dá o estrangulamento do núcleo da célula e
também por sua vez de toda a célula. Com a continuidade desse estrangulamento, a
célula acaba por se separar completamente, o que caracteriza o fim da citocinese
Citocinese animal:
Nas células animais (sem parede celular) forma-se na zona equatorial um anel contrátil de
filamentos proteicos que se contraem puxando a membrana para dentro levando de inicio
ao aparecimento de um sulco de clivagem que vai estrangulando o citoplasma, até se
separem as duas células – filhas.




Fases Meióticas
A meiose consiste em duas divisões consecutivas.
Assim como a mitose, ela é antecedida por uma interfase, em cujo período S o material genético é
duplicado. A primeira divisão separa os pares de cromossomos homólogos, formando células haploides. A
segunda divisão separa as cromátides-irmãs.




Primeira Divisão – Meiose I
É chamada meiose I ou divisão I da meiose. Divide-se em fases que guardam certas semelhanças com as
fases da mitose.
Prófase I: De toda a meiose, é a fase mais longa. Os filamentos de cromatina, já duplicados, iniciam sua
condensação. Cada cromossomo se coloca ao lado do seu homólogo. O ajuste é perfeito, colocando em
contato cada ponto de um cromossomo com o seu correspondente, no homólogo. Sinapse é o nome do
emparelhamento, e cada par de homólogos pareados é chamado bivalente. Podem ocorrer trocas de
fragmentos entre os cromossomos homólogos. São as permutações ou crossing-over. O ponto de
cruzamento dos filamentos é o quiasma.
O aspecto microscópico dos quiasmas é de um X formado pelas duas cromátides.
Os centríolos duplicados migram para polos opostos. Surgem os ásteres e o fuso acromático. Desaparecem
o nucléolo e a carioteca. Com a dispersão dos cromossomos pelo citoplasma, cada um dos homólogos, de
todos os pares da célula, se liga a fibras do fuso que se ligam a cada um dos polos.
Metáfase I: Os cromossomos atingem seu grau máximo de condensação. Lado a lado, os pares de
homólogos ocupam o equador celular.
Anáfase I: Tracionados pelas fibras do fuso acromático, os cromossomos homólogos são separados e se
encaminham para polos opostos, na célula.
Não ocorre bipartição dos centrômeros, uma vez que as duas cromátides-irmãs seguem juntas para o
mesmo polo.
O nome dessa separação dos cromossomos homólogos é disjunção ou segregação.
Telófase I: Os cromossomos descondensam-se parcialmente. A carioteca se refaz e o citoplasma se divide,
formando duas células-filhas haploides.
Entre o final da Divisão I e o início da Divisão II, pode haver um pequeno intervalo no qual não ocorre
duplicação do DNA, chamado intercinese.

Segunda divisão – Meiose II
A meiose II é semelhante à mitose, porém não é precedida pela duplicação do material genético. Seus
eventos acontecem simultaneamente com as duas células resultantes da Meiose I.
Prófase II: A carioteca se fragmenta, os centríolos são duplicados e ocupam pólos opostos, na célula. Surge
o fuso acromático.
Metáfase II: Os cromossomos, bastante condensados, estão na região equatorial, ligados às fibras do fuso.
Anáfase II: Os centrômeros bipartem-se, e as cromátides-irmãs se separam, tracionadas pelas fibras do
fuso em direção aos polos. Note, na figura, que a anáfase I separa cromossomos homólogos, enquanto a
anáfase II separa cromátides-irmãs.
Telófase II: Nos polos, a carioteca se refaz, e o citoplasma se divide. Surgem 4 células-filhas haploides,
com metade da quantidade de DNA da célula inicial.
Leitura Complementar

Biologia do Câncer

Por Paulo Cesar Naoum

O câncer é uma doença genética porque as alterações ocorrem dentro de genes
específicos, mas na maioria dos casos não se trata de doença herdada.

Em uma doença hereditária, o defeito genético está presente nos cromossomos de um
dos pais (ou em ambos) e é transmitido para o zigoto. Por outro lado, as alterações
genéticas que causam a maioria dos cânceres originam no DNA das células somáticas
durante a vida da pessoa afetada. Por causa dessas alterações genéticas, as células
cancerosas se proliferam incontrolavelmente, produzindo tumores malignos que invadem
os tecidos saudáveis próximos às células tumorais. Durante o tempo em que o tumor
permanece localizado, a doença pode ser tratada com drogas específicas ou curada por
remoção cirúrgica do tumor. Entretanto, os tumores malignos tendem a se disseminarem,
cujo processo é conhecido por metástase, onde grupos de células cancerosas “escapam”
da massa tumoral e atingem a circulação sanguínea ou linfática, e se espalham para
outros tecidos e órgãos, criando tumores secundários. A remoção cirúrgica desses
tumores metastáticos é extremamente difícil, muitas vezes sem sucesso.

As informações sobre o comportamento das células cancerosas se baseiam em
pesquisas de crescimento celular “in vitro”, usando meios de cultura apropriados. Há
grandes diferenças entre os crescimentos de células normais e células tumorais. As
células normais crescem e se espalham dispostas numa simples camada de células. As
células tumorais crescem desordenadamente em agrupamentos. É, portanto, na
disposição do crescimento celular que se fundamenta a principal diferença entre as
células normais e cancerosas. Por outro lado, a capacidade de crescimento e divisão
entre essas células não é muito diferente. Apesar disso, é importante considerar que ao
contrário das células normais, as células malignas não respondem aos sinais de
regulação para cessar o crescimento e a divisão celular e, assim, se acumulam e
transformam-se em tumores.

O FENÓTIPO DE UMA CÉLULA CANCEROSA
Um grande número de diferenças estruturais e bioquímicas foi estabelecido entre células
normais e cancerosas. Porém, há diferenças entre as próprias células cancerosas, fato
que torna impossível descrever as propriedades típicas dessas células. O comportamento
das células cancerosas é mais facilmente estudado quando as mesmas crescem em
meios de cultura. As células cancerosas podem ser obtidas por remoção de um tumor
maligno, dissociando-as e isolando-as do tecido, e cultivando-as em meios de cultura
apropriados. Por outro lado, as células normais podem ser convertidas em células
cancerosas por tratamento com substâncias químicas carcinogênicas, radiação e vírus
tumorais. Essas células normais que foram transformadas “in vitro” podem causar
tumores quando injetadas em animais.

As alterações são principalmente observadas dentro dos cromossomos das células
cancerosas, bem como das “células transformadas” em cancerosas. As células normais
mantêm seus cromossomos diploides direcionados ao crescimento e divisão celular, tanto
“in vivo” quanto “in vitro”. Em contraste, as células cancerosas frequentemente têm
aberrações cromossômicas, uma condição patológica conhecida por aneuploidia. Assim,
os cromossomos diploides de uma célula normal podem sofrer lesões, porém, antes que a
célula sofra uma transformação em célula cancerosa, ocorre a ativação de proteínas
específicas da célula que causam a sua eliminação, num processo conhecido por
apoptose. Entretanto, a célula cancerosa frequentemente falha na estimulação da
apoptose, e dessa forma seus cromossomos se desorganizam com mais intensidade.

As mais notáveis alterações morfológicas que ocorrem no citoplasma de uma célula
cancerosa envolvem o citoesqueleto. Enquanto uma célula normal contém organizada
rede de microtúbulos, microfilamentos, e filamentos intermediários, o citoesqueleto da
célula cancerosa é desorganizado e com redução de conteúdos dessas organelas. Muitas
mudanças morfológicas também são observadas na superfície da célula, incluindo o
aparecimento (ou desaparecimento) de componentes específicos. Algumas células
cancerosas possuem novas proteínas de superfícies, conhecidas por antígenos
associados a tumores, que induzem a formação de anticorpos específicos contra as
células. Porém, quando as ações desses anticorpos se tornam insuficientes, as células
cancerosas crescem em número e se tornam tumorais. Essas mudanças nas superfícies
das células cancerosas alteram-lhes a adesividade para com outras células teciduais bem
como com substratos não celulares (proteínas de adesão). Assim, a perda da adesividade
permite que as células cancerosas se destaquem da massa tumoral e migram para outros
tecidos e órgãos do corpo, cujo processo é conhecido por metástase.

Outras alterações importantes observadas em meio de cultura são as seguintes:

a) locomoção: as células normais deixam de se locomover quando se tornam cercadas
pelas células vizinhas; as células cancerosas ignoram os sinais emitidos pelas células
vizinhas e continuam suas atividades de locomoção;

b) fator de crescimento: as células normais dependem de fatores de crescimento presente
no soro humano adicionado ao meio de cultura; as células cancerosas proliferam na
ausência do soro, pois o ciclo celular não depende dos sinais transmitidos pelos fatores
de crescimento aos receptores de superfície;

c) capacidade de divisão celular: as células normais têm capacidade limitada para divisão,
após um número finito de divisões mitóticas elas sofrem o processo de decodificação que
a impede de crescer e dividir; as células cancerosas são “imortais”, pois se dividem
indefinidamente, devido à presença de telomerase nessa célula.
CAUSAS DE CÂNCER
A primeira observação de câncer relacionado com agentes ambientais foi feita em 1775
por Percival Pott, um médico inglês, em limpadores de chaminés que apresentavam altas
prevalências de câncer na cavidade nasal e na pele do saco escrotal devido à fuligem.
Posteriormente, com o desenvolvimento científico obteve-se o isolamento químico dos
vários componentes da fuligem, que, ao serem aplicados em animais de laboratórios,
mostraram ser carcinogênicos. Atualmente se sabe que há muitas substâncias químicas
potencialmente carcinogênicas, além de radiações ionizantes e uma variedade de vírus
capazes de estimular o desenvolvimento de câncer. Todos esses componentes tem
propriedades comuns que alteram o genoma.
As principais substâncias químicas carcinogênicas, semelhantes àquelas da fuligem ou da
fumaça do cigarro, podem ser diretamente mutagênica, ou convertida em componentes
mutagênicos por enzimas celulares. Da mesma forma, as radiações ultravioletas, que são
as principais causas de câncer de pele, são também muito mutagênicas.

Determinados tipos de vírus podem infectar células de vertebrados, transformando-as em
células cancerosas. Esses vírus estão divididos em dois grandes grupos: vírus – DNA –
tumorais e vírus – RNA – tumorais, cuja classificação se deve ao tipo de ácido nucléico
encontrado no vírus. Entre os vírus com DNA capazes de transformar células normais em
cancerosas estão os seguintes: polioma vírus, simian vírus 40 (SV40), adenovírus e vírus
herpético.

Os vírus com material genético de ácido ribonucleico ou vírus – RNA têm estruturas
similares ao vírus HIV, e aqueles capazes de causarem câncer estão sempre relacionados
a doenças primárias, conforme mostra a tabela abaixo.


    Doença primária do vírus                Câncer relacionado
       Vírus da hepatite B                    Câncer hepático
                                             Câncer cervical e
          Papiloma vírus
                                              Câncer peniano
        Vírus Epstein-Barr                   Linfoma de Burkitt
         Vírus Herpético                    Sarcoma de Kaposi
        Retrovírus HTLV-1                  Leucemia Linfocítica T


Os vírus tumorais (DNA ou RNA) podem transformar as células infectadas em células
cancerosas devido à liberação de proteínas virais que interferem nas atividades de
regulação celular relacionadas ao crescimento das células.

Estudos epidemiológicos também mostram a intensa relação entre meio-ambiente e
hábitos das pessoas com câncer. Assim, a poluição ambiental, o tipo de trabalho, em
especial ambientes quimicamente poluídos, e o efeito cumulativo dos compostos e sub-
compostos químicos, estão relacionados como principais causas de câncer. Há o
consenso geral entre os epidemiologistas que alguns ingredientes na dieta, por exemplo,
gordura animal e álcool, podem aumentar o risco de desenvolvimento de câncer,
enquanto que certos componentes de frutas e vegetais podem reduzir o risco de câncer.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Pui CH, Behm FG, Christ WM: Clinical and biologic relevance of immunologia marker
Studies in childhood acute lymphoblastic leukemia. Blood 82:323, 1993.

Karp G: Cell and Molecular Biology, 2nd ed., John Wiley & Sons, Inc. New York, 1999.

Sandenberg A: The chromosomes in human leukemia. Semin Hemat 23: 301, 1996.
Stiene-Martin EA, Steininger CAL, Koepke JÁ: Clinical Hematology, 2nd ed, Lippincott,
New York, 1998.
2. Bioquímica – A Química da Vida
No capítulo anterior, estudamos a célula, suas estruturas, funções e a sua importância no
organismo dos seres.
Agora, vamos entrar nas suas estruturas químicas, e saber um pouco mais sobre as
substâncias inorgânicas e orgânicas que formam as células. Para isso precisaremos de
noções de Bioquímica, que estudaremos sem colocá-la como objeto principal dos nossos
estudos, mas sim em quantidades suficientes para o entendimento das relações da
química com a manutenção da vida. Nesse momento percebemos a importância de
estarmos atento e relacionarmos os assuntos desenvolvidos de forma interdisciplinar
entre a Biologia e a Química.


As substâncias inorgânicas estão representadas pela água e pelos sais minerais; as
substâncias orgânicas, pelos carboidratos (açúcares), lipídios (gorduras e óleos),
proteínas, ácidos nucleicos e vitaminas.


Abaixo temos um gráfico que representa a porcentagem dessas substâncias presentes no
corpo dos seres vivos. Existe uma variação de uma espécie para outra, porém em geral
os animais apresentam a seguinte composição:
Água: 75 a 85%
Proteína: 10-15%
Lipídios: 2 a 3%
Carboidrato: 1%
Ácidos Nucleicos: 1%
Outras Substâncias: 1%




Compostos Inorgânicos
Água

Química da água
A água é composta por dois elementos químicos: hidrogênio
e oxigênio, representados pela fórmula H20. Como
substância a água pura é incolor, não tem sabor nem cheiro.
A disposição espacial dos átomos (H e O) não é linear, eles
formam um ângulo como representa a figura ao lado. Essa
organização espacial torna a molécula de água polar.
Moléculas polares apresentam uma zona positiva de um
lado e negativa do outro lado. As moléculas que não
apresentam essas zonas são chamadas de apolares.
Como podemos observas nos lipídios (gorduras, óleos e ceras).

Vamos pensar! Ao misturarmos água e óleo em um recipiente, percebemos que os
mesmos não se misturam. Relacione esse pequeno experimento com a característica
A água tem grande poder de dissolução, sendo considerada como solvente universal.
Essa propriedade está relacionada com a sua polaridade. Quando moléculas polares se
aproximam da água, tendem a ligar-se pelos seus polos opostos. Além de dissolver
moléculas polares a água também é ótimo solvente para os sais minerais.
A água é importante para as células pois todos os reagentes químicos contidos no
citoplasma celular, estão dissolvidos na água e todas as reações químicas celuçlares
ocorrem/dependem do meio líquido.


Vamos pensar! Uma pessoa desidratada tende a adoecer e até morrer se não for
solucionado o problema com a sua reidratação. Diante dos nossos estudos sobre as
propriedades químicas da água, analise essa situação.


As substâncias que se dissolvem na água são chamadas de hidrofílicas (afinidade com a
água) e as que não se dissolvem são chamadas de hidrofóbicas (aversão à água).


A água participa de muitas reações químicas dentro da célula, essas podem ocorrer de
duas formas:
      Reação de síntese por desidratação: duas moléculas ou mais se unem e nesse
       processo há liberação de égua.
      Reações de quebra por hidrólise: uma molécula é quebrada em duas e nesse
       processo há uma entrada de água.


Sais Minerais
Funções
Os minerais possuem um papel bastante importante em nosso organismo, pois é através
de sua ação que as reações enzimáticas são reguladas.
Noções Gerais
Os sais minerais são substâncias inorgânicas, ou seja, não podem ser produzidos pelos
seres vivos.
Sua maior quantidade está concentrada nos ossos. Entre os mais conhecidos estão o
cálcio, o fósforo, o potássio, o enxofre, o sódio, o magnésio, o ferro, o cobre, o zinco, o
selênio, o cromo, etc.
Estas substâncias inorgânicas possuem funções muito importantes no corpo e a falta
delas pode gerar desequilíbrios na saúde. Contudo, há alguns minerais como, por
exemplo, o alumínio e o boro, que podem estar presentes no corpo sem nenhuma função.

Como o corpo não é capaz de produzir minerais, eles devem ser ingeridos através de uma
alimentação que forneça quantidades adequadas destas substâncias. Caso haja excesso,
este será eliminado através das fezes e da urina.


Abaixo segue uma tabela com alguns minerais, sua função no organismo, resultado
da sua carência e onde eles podem ser encontrados.


Tabela de Sais Minerais


   Sal mineral   Função                       Sua falta provoca         Fontes

   Cálcio        Atua na formação de          Deformações ósseas;       Queijo, leite, nozes,
                 tecidos, ossos e dentes;     enfraquecimento dos       uva, cereais integrais,
                 age na coagulação do         dentes                    nabo, couve, chicória,
                 sangue e na oxigenação                                 feijão, lentilha,
                 dos tecidos; combate as                                amendoim, castanha
                 infecções e mantém o                                   de caju
                 equilíbrio de ferro no
                 organismo

   Cobalto       Age junto com a vitamina                               Está contido na
                 B12, estimulando o                                     vitamina B12 e no
                 crescimento e combatendo                               tomate
                 as afecções cutâneas

   Fósforo       Atua na formação de ossos    Maior probabilidade de    Carnes, miúdos, aves,
                 e dentes; indispensável      ocorrência de fraturas;   peixes, ovo,
                 para o sistema nervoso e o   músculos atrofiados;      leguminosas, queijo,
                 sistema muscular; junto      alterações nervosas;      cereais integrais
                 com o cálcio e a vitamina    raquitismo
                 D, combate o raquitismo

   Ferro         Indispensável na formação Anemia                       Fígado, rim, coração,
                 do sangue; atua como                                   gema de ovo,
                 veiculador do oxigênio para                            leguminosas,
                 todo o organismo                                       verduras, nozes,
                                                                        frutas secas, azeitona

   Iodo          Faz funcionar a glândula     Bócio; obesidade,         Agrião, alcachofra,
                 tireóide; ativa o            cansaço                   alface, alho, cebola,
                 funcionamento cerebral;                                cenoura, ervilha,
                 permite que os músculos                                aspargo, rabanete,
                 armazenem oxigênio e                                   tomate, peixes, frutos
evita que a gordura se                                    do mar vegetais
           deposite nos tecidos

Cloro      Constitui os sucos             É difícil haver carência
           gástricos e pancreáticos       e cloro, pois existe em
                                          quase todos os
                                          vegetais; o excesso de
                                          cloro destrói a vitamina
                                          E e reduz a produção
                                          de iodo

Potássio   Atua associado ao sódio,    Diminuição da                 Azeitona verde,
           regularizando as batidas do atividade muscular,           ameixa seca, ervilha,
           coração e o sistema         inclusive a do coração        figo, lentilha,
           muscular; contribui para a                                espinafre, banana,
           formação as células                                       laranja, tomate,
                                                                     carnes, vinagre de
                                                                     maçã, arroz integral

Magnésio   Atua na formação dos           Provoca extrema            Frutas cítricas,
           tecidos, ossos e dentes;       sensibilidade ao frio e    leguminosas, gema
           ajuda a metabolizar os         ao calor                   de ovo, salsinha,
           carboidratos; controla a                                  agrião, espinafre,
           excitabilidade                                            cebola, tomate, mel
           neuromuscular

Manganês   Importante para o                                         Cereais integrais,
           crescimento; intervém no                                  amendoim, nozes,
           aproveitamento do cálcio,                                 feijão, arroz integral,
           fósforo e vitamina B1                                     banana, alface,
                                                                     beterraba, milho

Silício    Age na formação dos                                       Amora, aveia,
           vasos e artérias e é                                      escarola, alface,
           responsável pela sua                                      abóbora, azeitona,
           elasticidade; atua na                                     cebola
           formação da pele, das
           membranas, das unhas e
           dos cabelos; combate as
           doenças da pele e o
           raquitismo

Flúor      Forma ossos e dentes;          A necessidade de flúor     Agrião, alho, aveia,
           previne dilatação das veias,   é muito pequena; ele é     brócolis, beterraba,
           cálculos da vesícula e         recomendado apenas         cebola, couve-flor,
           paralisia                      para gestantes para        maçã, trigo integral
                                          crianças durante a
                                          formação da segunda
                                          dentição

Cobre      Age na formação da                                        Centeio, lentilha, figo
           hemoglobina (pigmento                                     eco, banana,
           vermelho do sangue)                                       damasco, passas,
ameixa, batata,
                                                                      espinafre

   Sódio         Impede o endurecimento     Cãibras e                 Todos os vegetais
                 do cálcio e do magnésio, o retardamento na           (principalmente
                 que pode formar cálculos   cicatrização de feridas   salsão, cenoura,
                 biliares ou nefríticos;                              agrião e cebolinha
                 previne a coagulação                                 verde), queijo, nozes,
                 sangüínea                                            aveia

   Enxofre       Facilita a digestão; é                               Nozes, alho, cebola,
                 desinfetante e participa do                          batata, rabanete,
                 metabolismo das proteínas                            repolho, couve-flor,
                                                                      agrião, laranja,
                                                                      abacaxi

   Zinco         Atua no controle cerebral     Diminui a produção de Carnes, fígado, peixe,
                 dos músculos; ajuda na        hormônios masculinos ovo, leguminosas,
                 respiração dos tecidos;       e favorece o diabete  nozes
                 participa no metabolismo
                 das proteínas e
                 carboidratos




Compostos Orgânicos
Vitaminas


O termo vitamina é usado para nomear substâncias orgânicas necessárias em pequenas
quantidades para realização de atividades metabólicas de um organismo, e em geral não
são fabricadas por ele.
Quimicamente as vitaminas não formam uma classe homogênea, pois são substâncias
com origens diferentes.
As vitaminas solúveis em água são chamadas hidrossolúveis e as vitaminas solúveis em
lipídios, lipossolúveis.
A falta de vitamina gera doenças chamadas avitaminose e o seu excesso,
hipervitaminose.
Uma alimentação balanceada é necessária para suprir as quantidades diárias de
vitaminas em uma pessoa com um ritmo normal de vida. Atletas profissionais, pessoas
com disfunção alimentares(bulimia, anorexia), dentre outras situações, devem procurar
um nutricionista para orientar sua alimentação.
                                     Doenças provocadas
   Vitaminas         Fontes             pela carência           Funções no organismo
                                       (avitaminoses)
                                    problemas de visão,    combate radicais livres,
               fígado de aves,
       A                            secura da pele,        formação dos ossos, pele;
               animais e cenoura
                                    diminuição de glóbulos funções da retina
vermelhos, formação
                                          de cálculos renais
                   óleo de peixe, fígado, raquitismo e                regulação do cálcio do sangue
         D
                   gema de ovos           osteoporose                 e dos ossos
                   verduras, azeite e       dificuldades visuais e
         E
                   vegetais                 alterações neurológicas
                                            desnutrição, má função
                                                                   atua na coagulação do sangue,
         K         fígado e verduras        do fígado, problemas
                                                                   previne osteoporose
                                            intestinais
                   cereais, carnes,
                                                                      atua no metabolismo
         B1        verduras, levedo de      beribéri
                                                                      energético dos açúcares
                   cerveja
                                                                   atua no metabolismo de
                   leites, carnes,          inflamações na língua,
         B2                                                        enzimas, proteção no sistema
                   verduras                 anemias, seborréia
                                                                   nervoso.
                   fígado, cogumelos,
                                         fadigas, cãibras             metabolismo de proteínas,
         B5        milho, abacate, ovos,
                                         musculares, insônia          gorduras e açúcares
                   leite, vegetais
                                                                      crescimento, proteção celular,
                                            seborréia, anemia,
                   carnes, frutas,                                    metabolismo de gorduras e
         B6                                 distúrbios de
                   verduras e cereais                                 proteínas, produção de
                                            crescimento
                                                                      hormônios
                                                                      formação de hemácias e
        B12        fígado, carnes           anemia perniciosa
                                                                      multiplicação celular
                   laranja, limão,                                    atua no fortalecimento de
                   abacaxi, kiwi,                                     sistema imunológico, combate
         C         acerola, morango,        escorbuto                 radicais livres e aumenta a
                   brócolis, melão,                                   absorção do ferro pelo
                   manga                                              intestino.
                   noz, amêndoa,
                                            eczemas, exaustão,
                   castanha, lêvedo de
         H                                  dores musculares,         metabolismo de gorduras,
                   cerveja, leite, gema
                                            dermatite
                   de ovo, arroz integral
                                                                metabolismo dos aminoácidos,
                   cogumelos, hortaliças anemia megaloblástica,
       M ou B9                                                  formação das hemácias e
                   verdes                doenças do tubo neural
                                                                tecidos nervosos
             ervilha, amendoim,             insônia, dor de cabeça, manutenção da pele, proteção
    PP ou B3 fava, peixe, feijão,           dermatite, diarréia,    do fígado, regula a taxa de
             fígado                         depressão               colesterol no sangue


DICA

Veja abaixo a composição das principais moléculas orgânicas:

       Carboidrato = Cn (H2O)n


       Lipídios        =       ésteres        de       ácidos        graxos      com       álcoois.
        (ácidos graxos são longas cadeias de CnH2n + 1 COOH).
   Proteínas     =      Aminoácidos       unidos     por      ligações      peptídicas.
       (Amino = NH2 + Carbono central = C + Acido = COOH).


      Ácido nucléico = Bases nitrogenadas (ATCG ou AUCG) + pentose + fósforo




Carboidrato
Os carboidratos também podem ser chamados de glicídios, hidratos de carbono ou
açúcares. São formados fundamentalmente por moléculas de carbono (C), hidrogênio (H)
e oxigênio (O), por isso recém a denominação de hidratos de carbono.
Alguns carboidratos podem possuir outros tipos de átomos em suas moléculas, como é o
caso da quitina, que possui átomos de nitrogênio em sua fórmula.
Estão relacionados com o fornecimento de energia imediata para a célula e estão
presentes em diversos tipos de alimentos. Os carboidratos são os principais produtos da
fotossíntese.
Além de função energética, também possuem uma função estrutural, atuando como o
esqueleto de alguns tipos de células, como por exemplo, a celulose e a quitina, que fazem
parte do esqueleto vegetal e animal, respectivamente.
Os carboidratos participam da estruturas dos ácidos nucleicos (RNA e DNA), sob a forma
de ribose e desoxirribose, que são monossacarídeos com 5 átomos de carbono em sua
fórmula.
O amido, um tipo de polissacarídeo energético, é a principal substância de reserva
energética nas plantas e a celulose compõe a parede celular dos vegetais.
Os seres humanos também possuem uma substância de reserva energética, que é um
polissacarídeo chamado glicogênio. Ele fica armazenado no fígado e nos músculos e
quando o corpo necessita de energia, esse glicogênio é hidrolisado em moléculas de
glicose, que são carboidratos mais simples, com apenas 6 átomos de carbono. O
glicogênio é resultado da união de milhares de moléculas de glicose, assim como a
celulose.
Os carboidratos são substâncias extremamente importantes para a vida, e sua principal
fonte são os vegetais, que os produzem pelo processo da fotossíntese. Os vegetais
absorvem a energia solar e a transforma em energia química, produzindo glicídios. E é
desses glicídios que todos os outros seres vivos dependem para sobreviver. Essa energia
é passada para os níveis tróficos seguintes: Os herbívoros obtêm essa energia se
alimentado de vegetais. Essa energia é passada para o nível seguinte, pois os carnívoros
se alimentam dos herbívoros e assim por diante.
De acordo com a quantidade de com a quantidade de átomos de carbono em suas
moléculas, os carboidratos podem ser divididos em:


      Monossacarídeo
      Dissacarídeo
      Polissacarídeo


Monossacarídeos
Os monossacarídeos são os carboidratos mais simples. Apresentam de 3 a 7 carbonos
em sua estrutura, havendo uma proporção entre esses átomos e os átomos de
hidrogênio, obedecendo uma fórmula geral, onde há um carbono para cada dois
hidrogênios e um oxigênio: Cn(H2O)n. Se um monossacrídeo tiver 4 átomos de carbono,
ele terá 8 átomos de hidrogênio e 4 átomos de oxigênio.
Os monossacarídeos recebem o sufixo –OSE, precedida pelo numero de carbonos que
contém em sua fórmula, então:
                      Nº carbonos          Fórmula             Nome
             3                         C3H6O3             Triose
             4                         C4H8O4             Tetrose
             5                         C5H10O5            Pentose
             6                         C6H12O6            Hexose
             7                       C7H14O7           heptose
As moléculas de monossacarídeos são cadeias carbônicas não ramificadas, com ligações
simples entre os carbonos.

As tetroses e todos os outros monossacarídeos em solução aquosa ocorrem como
estruturas cíclicas:

Monossacarídeos de importância biológica
Pentoses
                 Pentose                       Função
                           Participa da produção do ácido ribonucleico
             Ribose
                           (RNA) atuando como matéria-prima.
                           Participa da produção do ácido
             Desoxirribose desoxirribonucleico (DNA) atuando como
                           matéria-prima.
Hexoses
Hexose                         Função
                       É a principal fonte de energia para os seres vivos,
                       mais usada na obtenção de energia. É fabricada
             Glicose
                       pelos vegetais na fotossíntese e utilizada por todos
                       os outros seres vivos na alimentação.
             Frutose   Possui função energética
                       Possui função energética. Participa da composição
             Galactose
                       de monossacarídeos da lactose.


Dissacarídeos
Os dissacarídeos são o resultado da ligação entre dois monossacarídeos. Na reação de
formação de um dissacarídeo há formação de uma molécula de água, portanto se trata de
uma síntese por desidratação para cada ligação. Um dos monossacarídeos perde um
hidrogênio (H) e o outro perde a hidroxila (OH). Essa duas moléculas se unem, formando
uma molécula de água (H2O). a ligação que ocorre entre as extremidades dos
monossacarídeos é chamada de ligação glicosídica.




Esse mesmo tipo de ligação ocorre na formação das moléculas de DNA e RNA, através
da ligação entre uma pentose e uma base nitrogenada:


Principais dissacarídeos

                Monossacarídeos
Dissacarídeo                                              Função
                 constituintes
                                     Apresenta função energética. Está presente nos
Sacarose       Glicose + frutose
                                     vegetais, principalmente na cana-de-açúcar.
                                     Apresenta função energética e é o açúcar presente
Lactose        Glicose + galactose
                                     no leite.
                                     Apresenta função energética e é encontrado em
Maltose        Glicose + glicose
                                     vegetais.

Polissacarídeos
Os polissacarídeos são moléculas formadas através da união de vários
monossacarídeos. Alguns apresentam em sua fórmula átomos de nitrogênio e enxofre.
Esse grupo de carboidratos é formado por moléculas que não possuem sabor adocicado,
como nos outros grupos.
Os polissacarídeos são moléculas muito grandes, em comparação com os outros
carboidratos, por isso são considerados macromoléculas.
Os polissacarídeos são insolúveis em água, o que é de grande importância para os seres
vivos, pois desempenham função estrutural e armazenadora de energia. A quitina, por
exemplo, é constituinte da parede celular de fungos e do exoesqueleto de artrópodes. Se
ela fosse solúvel, esses animais não poderiam entrar em contato com a água que todo
seu esqueleto amoleceria.
No momento da digestão, para que essas moléculas sejam absorvidas, é necessário que
sejam quebradas em moléculas menores, os monossacarídeos. A reação de quebra
ocorre através da hidrólise. Note que a reação de união entre dois monossacarídeos
ocorre pelo processo inverso, reação por desidratação.
As moléculas de polissacarídeos são polímeros, ou seja, as moléculas que os constituem
são idênticas ou semelhantes. Essas unidades são chamadas de monômeros.

                               Figura: Molécula de celulose




Principais Polissacarídeos estruturais
             Polissacarídeo                      Função
                              Participa da composição da parede celular
             Celulose         dos vegetais. É o carboidrato mais
                              abundante na natureza.
                              Está presente na parede celular de fungos e
             Quitina          no exoesqueleto dos artrópodes. Possuem
                              grupos amina (NH2) em sua cadeia.
Principais Polissacarídeos energéticos
             Polissacarídeo                      Função
                              Apresenta função de reserva. É encontrado
             Amido
                              em raízes, caules e folhas.
                              É o carboidrato de reserva dos animais e dos
             Glicogênio       fungos. É armazenado nos músculos e no
                              fígado dos animais.
Lipídios
Lipídios são substâncias insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos, tais como
o éter, o álcool e o clorofórmio; uma vez que, de forma geral, não apresentam carga
elétrica. Possuem diversas funções e características distintas, de acordo com os grupos
aos quais pertencem. Uma das principais se refere ao armazenamento de energia; outras
incluem o isolamento térmico e elétrico, proteção a choques mecânicos, formação de
membranas celulares, formação de hormônios e vitaminas, etc.
Os principais grupos de Lipídeos são abordados a seguir:


Triglicerídeos, ou glicerídeos, são resultantes da união de duas ou três moléculas de
ácidos graxos a um tipo de álcool, o glicerol. Nessa união há perda de água. Sua principal
função é a de armazenamento de energia, sendo os lipídios encontrados em maior
quantidade nos alimentos.
São representados pelos óleos e gorduras. Os óleos são constituídos por moléculas de
ácidos graxos insaturados, ou seja: com ligação dupla entre os carbonos de cadeia,
encontrados, mais frequentemente, em vegetais. As gorduras são formadas por ácidos
graxos saturados (sem duplas ligações), encontrados em animais, geralmente se
acumulando nas células adiposas. Óleos são líquidos à temperatura ambiente; e
gorduras, sólidas.


Fosfolipídios são lipídios formados por álcool e ácido graxo, unidos a um grupo de
fosfato. São encontrados predominantemente nas membranas celulares e, diferentemente
dos triglicérides, possuem uma região polar e outra apolar (cabeça hidrofílica e cauda
hidrofóbica).




Cerídeos são formados por ácidos graxos e álcoois de cadeia longa. Altamente insolúveis
em água e, por isso, são responsáveis pela impermeabilização de diversas estruturas,
como o ouvido humano, folhas e frutos; protegendo-as. No primeiro caso, a proteção é
eficaz contra germes, e nos dois últimos, contra a perda d’água. Abelhas também
produzem ceras.
Carotenoides são pigmentos insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos e
óleos; sendo muito importantes na realização da fotossíntese, em vegetais; e na produção
de vitamina A, em animais. Possuem cor vermelha, amarela ou alaranjada.
Esteroides são substâncias associadas a lipídios, formadas por um álcool de várias
cadeias fechadas. Suas funções dependerão de qual substância estamos nos referindo,
ou seja: se são hormônios sexuais ou da glândula suprarrenal, colesterol, sais biliares do
fígado ou vitamina D.


Vamos Pensar! Relacione a figura abaixo com o assunto estudado sobre lipídeos e a
manutenção da sua saúde:




Figura: Ilustração do LDL e HDL dentro das artérias do corpo humano.
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Colesterol e suas frações




     As dislipidemias são anormalidades do colesterol total e suas frações. O colesterol
     total é composto de 3 frações: LDL colesterol (colesterol "ruim", que favorece o
     depósito de gordura nas artérias), HDL colesterol (colesterol "bom", que evita o
     depósito de gordura nas artérias) e os triglicerídeos.


     Confira, abaixo, as 10 coisas que você precisa saber sobre as dislipidemias:



1-Nos dias atuais – onde predominam o sedentarismo; alimentação rica e abundante em
gordura e açúcar livre; a obesidade; o estresse; e o tabagismo – os estudos têm mostrado
que as placas de gordura nas artérias (aterosclerose) começam muito cedo. A estimativa
é a de que, aos 20 anos, cerca de 20% das pessoas estarão afetadas de alguma forma.
Assim, os eventos finais deste processo, infarto do miocárdio e derrame cerebral, são as
maiores causas de mortalidade.


2-O risco de aterosclerose coronariana aumenta, significativamente, em pessoas com
níveis de colesterol total e LDL colesterol (colesterol "ruim") acima dos patamares da
normalidade. Para o colesterol HDL (colesterol "bom"), a relação é inversa: quanto mais
elevado seu valor, menor o risco.


3-Níveis de colesterol HDL maiores do que 60 mg/dL caracterizam um fator protetor. Já os
níveis de triglicérides maiores do que 150 mg/dL elevam o risco de doença aterosclerótica
coronariana (obstrução das artérias do coração por placas de gordura).


4-Algumas formas de dislipidemia, como a elevação excessiva dos triglicerídeos, também
podem predispor à pancreatite aguda (inflamação aguda do pâncreas).


5-Existem as dislipidemias primárias e as secundárias. As primárias são de causa
genética.


6-As dislipidemias secundárias podem ser provenientes de outros quadros patológicos,
como o diabetes, hipotireoidismo e insuficiência renal crônica, mas também podem ser
originadas por medicamentos: diuréticos, betabloqueadores e corticosteróides. Outras
situações como o alcoolismo e uso de altas doses de anabolizantes também poderão
ocasionar as dislipidemias secundárias.


7-O diagnóstico das dislipidemias é feito, laboratorialmente, medindo-se os níveis
plasmáticos de colesterol total, LDL, HDL e triglicerídeos. É necessário um jejum de 12
até 14 horas para realizar o exame.


8-A obesidade tem influência significativa no metabolismo das gorduras e deve ser
encarada como importante fator na sua interpretação e tratamento.


9-Pessoas com diabetes tipo 2 têm maior prevalência de alterações do metabolismo dos
lipídios. Assim, o tratamento da dislipidemia nesses pacientes pode reduzir a incidência
de eventos coronários fatais, entre outras manifestações de morbimortalidade
cardiovascular. Em geral, todo diabético deve tomar uma medicação para combater o
colesterol, chamada de vastatina.


10-Uma dieta hipocalórica, pobre em gorduras saturadas e colesterol, é fundamental para
o tratamento da dislipidemia. A atividade física moderada, realizada durante 30 minutos,
pelo menos quatro vezes por semana, auxilia na perda de peso e na redução dos níveis
de colesterol e triglicérides. Mesmo assim, em grande parte dos casos, será necessário a
administração de medicamentos.

Fonte: SBEM-Sociedade Brasileira de Endocrinologia e Metabologia.
Postado por Daniela Kronbauer – Nutricionista
http://nutricionistadani.blogspot.com/2010/06/colesterol-e-suas-fracoes.htm
Texto Complementar
Esteroides Anabolizantes

Existe um grupo de hormônios derivados da testosterona, os esteroides anabolizantes,
que promovem crescimento e divisão das células, resultando no desenvolvimento de
tecidos, principalmente o muscular. Esses hormônios são naturalmente encontrados no
organismo, porém formas sintéticas foram desenvolvidas com a finalidade médica visando
a reposição de testosterona em quem produz em déficit. Os anabolizantes, por causarem
hipertrofia dos músculos, tem sido utilizados por pessoas que desejam aumentar sua
força, resistência e massa muscular. É muito importante salientar que o uso desse tipo de
substância pode trazer efeitos colaterais, como o surgimento de acne, problemas no
fígado, elevação da pressão arterial, elevação dos níveis de LDL e redução do HDL, e, no
caso das mulheres, também o crescimento de pelos na face e problemas no ciclo
menstrual. Se utilizar em excesso, esse tipo de substância pode levar o indivíduo à morte.

Por Sônia Lopes
BIO – Volume Único

Proteínas
As proteínas são as moléculas orgânicas mais abundantes e importantes nas células e
perfazem 50% ou mais de seu peso seco. São encontradas em todas as partes de todas
as células, uma vez que são fundamentais sob todos os aspectos da estrutura e função
celulares. Existem muitas espécies diferentes de proteínas, cada uma especializada para
uma função biológica diversa. Além disso, a maior parte da informação genética é
expressa pelas proteínas. São formadas essencialmente por carbono (C), oxigênio (O),
nitrogênio (N) e Hidrogênio (H), mas podem apresentar enxofre (S).
Pertencem à classe dos peptídeos, pois são formadas por aminoácidos ligados entre si
por ligações peptídicas. Uma ligação peptídica é a união do grupo amino (-NH2) de um
aminoácido com o grupo carboxila (-COOH) de outro aminoácido, através da formação de
uma amida.




Função

Elas exercem funções diversas, como:

      Elementos estruturais (colágeno);
      Armazenamento(ferritina);
      Veículos de transporte (hemoglobina);
      Hormônios (insulina);
      Anti-infecciosas (imunoglobulina);
   Enzimáticas (lipases);
      Nutricional (caseína).


Devido as proteínas exercerem uma grande variedade de funções na célula, estas podem
ser divididas em dois grandes grupos:
      Dinâmicas - Transporte, defesa, catálise de reações, controle do metabolismo e
       contração.
      Estruturais - Proteínas como o colágeno e elastina, por exemplo, que promovem a
       sustentação estrutural da célula e dos tecidos.
Aminoácidos
As proteínas exibem uma característica comum a muitas outras substâncias orgânicas:
são polímeros, ou seja, moléculas formadas pela união de moléculas menores, que se
sucedem de forma repetitiva ao longo da sua estrutura. Essas unidades menores, cuja
reunião forma as moléculas das proteínas, são os aminoácidos.

Diferente dos açúcares e das gorduras, formados basicamente por átomos de carbono, de
hidrogênio e de oxigênio, todos os aminoácidos possuem átomos de nitrogênio nas suas
moléculas. Podemos observar, nos aminoácidos, a coexistência de dois radicais
importantes: um grupamento amina (NH2) e um grupamento carboxila (COOH). Como o
grupamento carboxila caracteriza um conjunto de substâncias chamadas ácidos
carboxílicos, a molécula recebe a designação de aminoácido.

Cada aminoácido apresenta um radical que varia de uma molécula para outra. Na
natureza, existem 20 aminoácidos diferentes, e eles se distinguem entre si por um radical
R.
Segue abaixo a Tabela com os 20 aminoácidos que podem participar da formação de
proteínas:


 Valina            Desempenham funções importantes no aumento das
                   proteínas e atuam como fonte de energia durante os
 Leucina           exercícios.

 Isoleucina
                   Aminoácido importante que atua como fonte de energia
 Alanina
                   para o fígado.
                   É um aminoácido necessário para manter as funções
 Arginina          normais das vias sanguíneas e da resposta
                   imunológica contra infecções.
                   Aminoácido necessário para manter as funções
 Glutamina         normais do trato intestinal e dos músculos, bem como
                   da defesa imunológica.
                   Aminoácido essencial representativo e tende a ser
 Lisina
                   insuficiente em dietas concentradas em trigo e arroz.
                   Presente em grandes quantidades no aspargo. É uma
 Ácido aspártico
                   fonte de energia de rápida atuação.
Presente em grandes quantidades no trigo e soja. É
Ácido glutâmico
                  uma fonte de energia de rápida atuação.
                  Principal componente do “colágeno”, que constitui a
Prolina           pele e outros tecidos. Atua como fonte de energia de
                  rápida atuação.
Cisteína          Sua deficiência é comum em crianças.
                  Aminoácido essencial usado para suplementação de
Treonina
                  proteínas de cereais.
                  Aminoácido essencial que é usado para produzir
Metionina         diversas substâncias necessárias à nutrição, à
                  resposta imunológica e à defesa contra agressões.
                  Aminoácido essencial usado para produzir histamina e
Histidina
                  outros componentes.
                  Aminoácido essencial usado para produzir diversos
Fenilalanina
                  aminoácidos úteis.
                  Usado para produzir diversos aminoácidos úteis e é
Tirosina          chamado aminoácido aromático, junto com a
                  fenilalanina e o triptofano.
                  Aminoácido essencial usado para produzir diversos
Triptofano
                  aminoácidos úteis.
                  Aminoácido localizado próximo ao ciclo do Ácido
Asparagina        Tricarboxílico (local de geração de energia) junto com o
                  ácido aspártico.
                  Usado para produção da glutationa e porfirina, um
Glicina
                  componente da hemoglobina.
Serina            Usado para produção de fosfolipídios e ácido glicérico.


Os animais podem produzir alguns aminoácidos a partir de açúcares, pela transferência,
para eles, do grupamento NH2 obtido das proteínas da dieta. Dos 20 aminoácidos
encontrados na natureza, alguns não são sintetizados pelos animais, e devem ser
obtidos na alimentação. Eles são chamados aminoácidos essenciais. Os demais
aminoácidos podem ser produzidos a partir dos essenciais. São aminoácidos naturais.
Chamamos de aminoácidos naturais aqueles que podem ser produzidos a partir dos
essenciais. A relação dos aminoácidos essenciais varia de uma espécie animal para
outra. Para a espécie humana, por exemplo, dos 20 aminoácidos, 8 são essenciais e 12
são naturais. Quando as proteínas de um alimento são ricas em aminoácidos essenciais,
dizemos se tratar de um alimento de alto valor biológico. Caso as suas proteínas sejam
pobres em aminoácidos essenciais, é um alimento de baixo valor biológico.


Ligação Peptídica
Do mesmo modo que em um trem cada vagão está engatado ao seguinte, em uma
proteína cada aminoácido está ligado a outro por uma ligação peptídica. Por meio dessa
ligação, o grupo amina de um aminoácido une-se ao grupo carboxila do outro, havendo a
liberação de uma molécula de água. Os dois aminoácidos unidos formam um dipeptídio.
A ligação de um terceiro aminoácido ao dipeptídeo origina um tripeptídeo que então,
contém duas ligações peptídicas. Se um quarto aminoácido se ligar aos três anteriores,
teremos um tetrapeptídeo, com três ligações peptídicas. Com o aumento do número de
aminoácidos na cadeia, forma-se um polipetídio, denominação utilizada até o número de
70 aminoácidos. A partir desse número considera-se que o composto formado é uma
proteína.
Estrutura de uma Proteína

A estrutura primária de uma proteína corresponde à sequência de aminoácidos que é
determinada geneticamente.
Veja abaixo o exemplo da Hemoglobina:




Enzima
As enzimas são proteínas especializadas em catalisar reações biológicas, ou seja
aumentam a velocidade de uma reação química sem interferir no processo. Elas estão
associadas a biomoléculas, devido as suas extraordinária especificidade e poder
catalítico.
Ácidos Nucleicos

Os ácidos nucleicos são as substâncias responsáveis pela transmissão da herança
biológica: as moléculas que regem a atividade da matéria viva, tanto no espaço
(coordenando e dirigindo a química celular por meio da síntese de proteínas) como no
tempo (transmitindo os caracteres biológicos de uma geração a outra, nos processos
reprodutivos).


DNA - Ácido desoxirribonucléico é formado pela pentose desoxirribose, o ácido
fosfórico e as bases citosina, timina, adenina e guanina. É a substância responsável pela
herança biológica de todos os seres vivos, à exceção de muitos vírus, nos quais esse
papel é representado pelo RNA.
RNA - Ácido ribonucléico é constituído pela pentose ribose, o ácido fosfórico e as
bases citosina, uracila (esta ausente do DNA), adenina e guanina. Compõe-se de uma
só cadeia helicoidal e apresenta três classes, cada uma das quais cumpre uma função
específica na célula: o chamado RNA mensageiro (RNAm), sintetizado pela ação de
diversas enzimas a partir de um filamento de DNA que lhe serve de guia, no processo
conhecido como transcrição; o RNA ribossômico, componente essencial, junto com as
proteínas, dos orgânulos celulares chamados ribossomas; e o RNA transportador, que
translada os diversos aminoácidos (unidades estruturais das proteínas) até onde se está
sintetizando uma molécula protéica, sob a direção de um RNAm, e os insere no ponto
exato para obter a seqüência exata, no processo denominado tradução.




                 Bases PúricasAdeninaAdeninaGuaninaGuaninaBases
         PirimídicasCitosinaCitosinaTiminaUracilaPentoseDesoxirriboseRibose
Representação do DNA e RNA




   3. Bioenergética – Metabolismo Energético

Para entender o metabolismo energético das células, é necessário que algumas ideias
sobre ATP e energia estejam bastante claras. Sem uma compreensão básica do
funcionamento da molécula ATP, o aprendizado acerca de processos como respiração
celular, fotossíntese e fermentação ficará bastante precário.

Antes de falarmos de ATP e energia, recapitulemos alguns conceitos oriundos da química.
Sabemos que nas reações químicas há uma interação entre moléculas que reagem entre
si se transformando em moléculas diferentes denominadas “produtos”. Produto é tudo
aquilo produzido em um determinado processo. Neste caso, moléculas reagentes
produzem outras moléculas. Acontece que em determinadas reações químicas essa
produção de moléculas diferentes só ocorre se houver um recebimento de energia. Tais
reações são chamadas de endergônicas ou endotérmicas. Isso significa que as
moléculas reagentes tem menos energia do que o produto final da reação química. Dois
exemplos de processos endergônicos são a fotossíntese e a quimiossíntese.

Existem outras reações em que ocorrem justamente ao contrário, há uma liberação de
energia por parte dos reagentes. Tais reações são chamadas de exergônicas ou
exotérmicas. Nesse caso, as moléculas reagentes possuem mais energia do que o
produto e faz-se necessário liberar parte da energia na forma de calor para que a reação
ocorra. Dois exemplos disso são a respiração e a fermentação. Além de parte da energia
de uma reação exotérmica ser liberada na forma de calor, uma outra parte liberada é
reservada para a realização de reações endotérmicas.

A molécula que guarda essa reserva de energia que sobrou numa reação exotérmica pra
ser utilizada depois numa reação endotérmica é justamente a molécula chamada ATP! É o
ATP que por meio de um acoplamento de reações vai reaproveitar a energia que sobrou
numa reação e fornecê-la para outra reação.

É comum dizer que o ATP é uma espécie de “moeda energética” da célula que é utilizada
sempre que necessário. Em termos de estrutura, basicamente o ATP é um nucleotídeo.
(compostos químicos que possuem grande quantidade de energia e que ajudam nos
processos metabólicos). Se você já estudou um pouquinho acerca da estrutura do DNA,
já deve ter ouvido falar sobre os nucleotídeos. Esses compostos são formados por uma
base nitrogenada, uma pentose e um grupo fosfato.

Base nitrogenada é um composto químico que contém nitrogênio;
Pentose é uma molécula de açúcar que contém cinco átomos de carbono;
Fosfato é um grupo de átomos formado por um átomo de fósforo e quatro átomos de
oxigênio.

No caso do ATP, a sua base nitrogenada é a adenina, a molécula de açúcar é a ribose e
seu grupo fosfato é formado por três moléculas de ácido fosfórico (H3PO4). Somando
apenas a adenina mais a ribose temos um composto chamado adenosina. Ligando uma
molécula apenas de ácido fosfórico à adenosina, temos AMP (adenosina monofosfato).
Se ligarmos duas moléculas de ácido fosfórico à adenosina, formamos a ADP (adenosina
difosfato). E finalmente, ligando três moléculas de ácido fosfórico à adenosina formamos o
ATP (trifosfato de adenosina ou adenosina trifosfato).
É na transformação de ADP em ATP e vice-versa que está o entendimento. São nessas
ligações-fosfato que ficam armazenadas grande parte da energia liberada nas reações
exotérmicas. O ADP que possui apenas duas moléculas de ácido fosfórico absorve a
energia que sobrou da reação se ligando a mais uma molécula de ácido fosfórico se
tornando então um ATP. A reação exotérmica transforma o ADP em ATP. Depois, essa
molécula de ácido fosfórico pode se desprender por hidrólise (quebra da ligação por meio
de uma molécula de água) liberando a energia que havia sido absorvida e transformando
o ATP novamente em ADP.




São conhecidas duas formas de produção de ATP. A primeira é a fosforilação oxidativa
que é produzida nas mitocôndrias pela respiração celular. E a outra forma é a
fotofosforilação que ocorre nos cloroplastos no momento da fotossíntese.


Transportadores de Hidrogênio: NAD+, NADP+ e FAD

Os nucleotídeos NAD, NADP, FAD agem em processos essenciais da célula, bem como a
respiração e a fotossíntese.

NAD – nicotina-adenina-dinucleotídeo, é uma coenzima que atua no processo de
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Resumo de Introdução a Citologia

  • 1. Professor: Hermes Cerqueira Material: Citologia Células-tronco. Têm ainda a capacidade de se transformar, num processo também conhecido por diferenciação celular, em outros tecidos do corpo, como ossos, nervos, músculos e sangue. Devido a essa característica, as células-tronco são importantes, principalmente na aplicação terapêutica, sendo potencialmente úteis em terapias de combate a doenças cardiovasculares, neurodegenerativas e traumas na medula espinhal. O principal objetivo das pesquisas com células-tronco é usá-las para recuperar tecidos danificados por essas doenças e traumas. São encontradas em células embrionárias e em vários locais do corpo, como no cordão umbilical, na medula óssea, no sangue, no fígado, na placenta e no líquido amniótico.
  • 2. Sumário 1. Citologia  Introdução  Evolução da Citologia  Teoria celular  Membrana Celular  Constituição da Membrana Plasmática  Modelo do Mosaico Fluído  Envoltórios externos à Membrana Plasmática  Troca entre o meio intracelular e extracelular  Concentração de uma solução  Transporte passivo  difusão simples  difusão facilitada  osmose  Transporte Ativo  bomba de sódio e potássio  Transporte mediado por vesículas  Endocitose e exocitose  Citoplasma  Organelas  Núcleo Celular  Carioteca  Estrutura dos cromossomos nas células eucarióticas  Nucleoplasma  Cromatina  Nucléolo  Divisão Celular  Função da divisão celular  Cromossomos homólogos  Ciclo celular  Ciclo de vida dos seres humanos  Fases do ciclo celular  Interfase  Fase mitótica  Mitose  Citocinese  Citocinese Animal  Fase Meiótica  Primeira divisão – Meiose I  Segunda divisão – Meiose II 2. Bioquímica – A Química da Vida  Compostos Inorgânicos  Água  A água e suas variações nos organismos  Funções da água  Sais Minerais
  • 3.  Funções  Noções Gerais  Tabela de sais minerais  Compostos Orgânicos  Vitaminas  Carboidrato  Monossacarídeos  Monossacarídeos de importância biológica  Dissacarídeos  Principais dissacarídeos  Polissacarídeos  Principais Polissacarídeos estruturais  Principais polissacarídeos energéticos  Lipídios  Proteínas 3. Bioenergética - metabolismo energético - Transportadores de hidrogênio - Fotossintese - Etapa fotoquímica - Etapa quimica - Ciclo de Calvin - Respiração - Importância da respiração - Tipos de respiração - Respiração aeróbica - Glicólise - Ciclo de krebs - Cadeia respiratória - Respiração anaeróbica – fermentação - Fermentação alcóolica - Ffermentação láctica - Quimiossintese
  • 4. Sites Interessantes www.sobiologia.com.br www.colegioweb.com.br www.mundoeducacao.com.br www.infoescola.com www.todabiologia.com www.brasilescola.com/biologia www.eciencia.usp.br/laboratoriovirtual/index.html www.museuvirtual.unb.br www.qieducacao.com/p/biologia.html obs: todos os sites acima foram utilizados como fonte de pesquisas para desenvolvimento deste material de citologia. Referências AMABIS, J.M; MARTHO, G.R. Fundamentos da Biologia Moderna. 3ª ed. São Paulo. Editora Moderna, v. Único, 2010. LOPES, S; ROSSO, S. Bio. 2ª ed. São Paulo. Editora Saraiva, v. Único, 2010. LAGO, S; ADOLFO, A; CROZETTA, M. Biologia para ensino médio: curso completo. 1ª ed. São Paulo. IBEP, 2006.
  • 5. 1. Citologia Introdução A área da Biologia que estuda a célula é a Citologia (do grego: cito = célula; logos = estudo). A Citologia estuda as células no que diz respeito à sua estrutura, suas funções e sua importância na complexidade dos seres vivos. Com exceção dos vírus, todos os seres vivos são formados por células. Evolução da Citologia O primeiro pesquisador a registrar suas observações foi o holandês Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723). Usando microscópios de sua própria construção, dotados de lente única (microscópio simples), observou e relatou as formas e o comportamento dos microorganismos, sendo por isso considerado o pai da Microbiologia. Figura: holandês Anton van Leeuwenhoek Figura: Microscópio Simples, com uma só lente de aumento, usado por Leeuwenhoek. A célula foi descoberta em 1665 pelo inglês Robert Hooke, que observa um pedaço de cortiça (tecido vegetal morto) usando um conjunto de lentes de aumento, microscópio. Hooke, observou na ampliação do material que o mesmo era formado por pequenos compartimentos vazios que mais parecia com os quartos que os monges da época utilizavam para dormir, como estes compartimentos utilizados pelos monges eram denominados de célula, batizou os espaços observados naquele pedaço de cortiça de células. Figura: Robert Hooke, Microscópio e Fotografia das observações do tecido.
  • 6. Com a invenção do Microscópio óptico foi possível observar estruturas nunca antes vistas pelo homem, as células. Essas estruturas foram mais bem estudadas com a utilização de técnicas de citoquímica e o auxílio fundamental do microscópio eletrônico. Figura 1: Microscópio Óptico Figura 2: Microscópio Eletrônico DICA: Unidades de Medida usadas na Citologia O metro é a unidade básica do comprimento – Sistema Internacional de Unidades – todas as outras unidades são derivadas dele. As principais subdivisões do metro utilizadas na Citologia, são:  milímetro (mm): metro dividido por mil;  micrômetro (µm): metro dividido por milhão;  nanômetro (nm): metro dividido por bilhão;
  • 7. A Teoria Celular Através das descobertas acerca das células, criou-se a teoria celular, tendo em vista seus fundamentos: De acordo com a teoria celular todos os seres vivos se formam através das células, sendo que alguns possuem o corpo composto somente por uma célula, e essa possui a capacidade de dar forma e característica aos seres vivos. A menor unidade viva é a célula que é responsável por oferecer mecanismos fundamentais a um organismo, e que, além disso, provocam as reações do metabolismo, em suma a célula é uma unidade fisiológica dos seres vivos. As células são oriundas de outras células e levam consigo as informações hereditárias. A Célula, unidade funcional de um organismo, capaz de atuar de maneira autônoma. Alguns organismos microscópicos, como bactérias e protozoários, são células únicas, enquanto os animais e plantas são formados por muitos milhões de células organizadas em tecidos e órgãos. Membrana Celular Uma célula viva é um compartimento microscópico, isolado do ambiente por pelo menos uma barreira: a membrana plasmática. Está é uma película extremamente fina e delicada, que exerce severa “fiscalização” sobre todas as substâncias e partículas que entram e saem da célula. Constituição Química da Membrana Plasmática Estudos com membranas plasmáticas isoladas revelam que seus componentes mais abundantes são fosfolipídios, colesterol e proteínas. É por isso que se costumam dizer que as membranas plasmáticas têm constituição lipoprotéica. Vamos Pensar! Porque os Lipídios se organizam dessa forma na membrana plasmática?
  • 8. Figura: Componentes da Membrana Plasmática Modelo do Mosaico Fluido A disposição das moléculas na membrana plasmática foi elucidada recentemente, sendo que os lipídios formam uma camada dupla e contínua, no meio da qual se encaixam moléculas de proteína. A dupla camada de fosfolipídios é fluida, de consistência oleosa, e as proteínas mudam de posição continuamente, como se fossem peças de um mosaico. Esse modelo foi sugerido por dois pesquisadores, Singer e Nicholson, e recebeu o nome de Modelo Mosaico Fluido. Figura: Mosaico Fluido Os fosfolipídios têm a função de manter a estrutura da membrana e as proteínas têm diversas funções. As moléculas de colesterol aumentam as propriedades da barreira da bicamada lipídica e devido a seus rígidos anéis planos de esteróides diminuem a mobilidade e torna a bicamada lipídica menos fluida. A membrana plasmática seleciona a passagem destas substâncias e ela possui, desta forma, uma permeabilidade seletiva. A camada fosfolipídica da membrana plasmática funciona como uma barreira fluida (maleável) e permite a passagem de substâncias diretamente através dela. Vamos Pensar! O que aconteceria com a célula se a membrana plasmática não permitisse a entrada e/ou saída de substâncias dela?
  • 9. Envoltórios externos à membrana plasmática A membrana plasmática é uma estrutura complexa e extremamente frágil, há envoltórios externos que a protege e a auxilia na realização de algumas de suas funções. Essas estruturas são:  Glicocálix  Parede Celular O glicocálix está presente na maioria das células animais e em certos protozoários. Na célula animal pode estar diretamente associado à membrana, formando uma malha protetora que lembra uma casca. É constituído, como o próprio nome já determina, de glicídios, associados a proteínas ou lipídeos. As células vegetais apresentam ainda uma estrutura integrada à parede celulósica, que permite a comunicação de substâncias entre as células vizinhas. São pequenos canais, conhecidos como plasmodesmos. A parede bacteriana é uma estrutura complexa e resistente, tendo como principal função impedir o rompimento da membrana celular em meios hipotônicos. Já em relação às paredes celulares, essas estão presentes em bactérias, fungos, certos protozoários, algas e plantas. Nas plantas e nas algas a parede celular é formada pela celulose, sendo também conhecida como parede celulósica. Parede Celular Glicocálix
  • 10. Troca entre o meio Intracelular e Extracelular Os transportes de substâncias e troca entre a célula e o meio externo podem ser agrupados em três categorias:  Transporte Passivo: difusão, osmose e difusão facilitada  Transporte Ativo: bomba de sódio e potássio  Transporte mediado por Vesículas: endocitose e exocitose Concentração de uma solução Solução é o termo utilizado para representar uma quantidade de moléculas dissolvidas em qualquer líquido. Soluto são as moléculas dissolvidas ( açúcar, íons, aminoácido). Solvente é o líquido utilizado para dissolver o soluto (água). A água é conhecida como solvente universal. Estudaremos melhor as propriedades da água no capítulo sobre Química da Vida. A concentração da solução é determinada pela quantidade de soluto que foi dissolvido num determinado solvente. A concentração da solução se tora maior quanto maior for a quantidade de soluto dissolvido na mesma quantidade de solvente. Vejamos os exemplos: Isotônicas são soluções que apresentam a mesma concentração. Soluções com concentrações diferentes podem ser Hipertônicas (mais concentrada) ou Hipotônicas (menos concentrada). Note que só é possível definir a concentração de uma solução se comparada a uma outra solução.
  • 11. Transporte Passivo Tipo de transporte que ocorre na membrana plasmática, a favor do gradiente de concentração, sem necessitar gastar energia produzida no metabolismo celular. Difusão Simples: consiste na passagem espontânea de micro moléculas ou íons, como as de água, gás carbônico e oxigênio, pela região lipídica da membrana plasmática, deslocando-se do local de maior concentração (hipertônico) para o de menor concentração (hipotônico), tendendo a homogeneizar a concentração. Difusão Facilitada: alguns Íons (cálcio, cloro, sódo, potássio, etc) e moléculas maiores (aminoácidos, glicose, vitaminas) e que não são lipossolúveis não conseguem atravessar a membrana espontaneamente, ou fazem esse movimento com velocidade muito baixa, em razão da permeabilidade seletiva. Diante dessas condições, se ligam a proteínas de membrana (permeases) para que seja facilitado o transporte que por meio de difusão simples demorariam muito tempo para passar. É importante saber que existem permeases específicas para cada tipo molecular. Osmose: caso especial de difusão, caracterizada pela difusão de moléculas de água por meio de uma membrana semipermeável de um meio hipotônico (com maior concentração de água) para um hipertônico (menor concentração de água), também é um tipo de transporte passivo. Vamos Pensar! O que acontece se colocarmos uma célula animal em um meio hipertônico? E em um meio hipotônico? O mesmo comportamento acontece com uma célula vegetal? Vamos Pensar! Qual a relação da fabricação da carne do sol com os processos de transporte da membrana celular? Vamos Pensar! Temperando a salada – vamos fazer um tempero com vinagre, limão, sal e azeite. Devemos temperar antes da hora do almoço ou na hora de servir a refeição? Transporte Ativo Tipo de transporte que ocorre na membrana plasmática, contra o gradiente de concentração, necessitando gastar energia produzida pelo metabolismo celular. Bomba de Sódio e Potássio Esse processo só é possível graças à presença de certas proteínas na membrana plasmática que, com o gasto de energia, são capazes de se combinar com
  • 12. a substância ou íon e transportá-lo para a região em que está mais concentrado. Para que isso ocorra, a proteína sofre uma mudança em sua forma para receber a substância ou o íon. É importante salientar, que a energia necessária a esta mudança é proveniente da quebra da molécula de ATP (adenosina trifosfato) em ADP (adenosina difosfato) e fosfato. A bomba de sódio e potássio é um exemplo de transporte ativo. A concentração do sódio é maior no meio extracelular enquanto a de potássio é maior no meio intercelular. A manutenção dessas concentrações é realizada pelas proteínas transportadoras descritas anteriormente que capturam íons sódio (Na+) no citoplasma e bombeia-os para fora da célula. No meio extracelular, capturam os íons potássio (K+) e os bombeiam para o meio interno. Figura: Esquema da Bomba de sódio e Potássio Transporte Mediado por Vesículas Endocitose e Exocitose Endocitose é um processo por onde as células consomem materiais através da membrana plasmática. Pode ocorrer de duas formas básicas: Pinocitose: Ocorre quando as células ingerem moléculas em estado líquido complementando a fagocitose. Este processo exige queima de energia na forma de ATP. É comum em células eucarióticas. Fagocitose: Processo por onde as células amebóides ou os fagócitos envolvem partículas sólidas e as ingerem. É utilizado pelos leucócitos quando detectam corpos estranhos dentro do organismo. A exocitose é o inverso da endocitose, onde as células eliminam e purificam substâncias através da mudança ocorrida na membrana plasmática. Esse processo é frequente em células com função secretora, como as do pâncreas, por exemplo, que secretam insulina e glucagon (hormônios lançados na corrente sanguinea que atuam no metabolismo celular). O mecanismo de endocitose envolvem a ingestão de material, enquanto que a exocitose envolve a eliminação de material.
  • 13. Leitura Complementar Você sabe o que é o pus que se forma nos ferimentos infeccionados? Quando nossa pele sofre um ferimento, pode ocorrer infecção por bactérias. Verdadeiros "exércitos" de um tipo especial de leucócito(glóbulo branco do sangue), os neutrófilos, saem dos nossos vasos sanguíneos e vão combater as bactérias invasoras. Esse processo de atravessar a parede dos capilares é denominado diapedese. Os neutrófilos fagocitam ativamente as bactérias mas acabam morrendo e, juntamente com as várias bactérias que ingerem, formam o pus nos ferimentos infeccionados. Outro tipo de célula, os macrófagos, chega então para fazer a "limpeza". Os macrófagos ocorrem em tecidos conjuntivos de nosso corpo e derivam de um tipo de glóbulo branco denominado monócito. Este sai por diapedese do vaso sanguíneo e se transforma em macrófago, dirigindo-se ao local da infecção, onde vai atuar. Fonte: (Sônia Lopes volume único BIO editora SARAIVA) O Citoplasma O citoplasma é constituído por um material mais ou menos viscoso , chamado hialoplasma. Nele estão mergulhadas estruturas consideradas vivas, os orgânulos do citoplasma. Citoesqueleto são fibras de proteínas finíssimas no hialoplasma: os microtúbulos, os microfilamentos e os filamentos intermediários. O Hialoplasma - Quimicamente o hialoplasma é constituído de água e moléculas de proteína, formando uma dispersão que os químicos chamam de colóide. Pode ser encontrado em dois estados: o gel – de consistência gelatinosa; ocorre pela diminuição da repulsão micelar; tem aspecto claro e encontra-se na região mais periférica (ectoplasma) – e o sol – mais fluido, forma o endoplasma, onde encontram-se a maioria das organelas citoplasmáticas. A ciclose - É uma corrente citoplasmática orientada num certo sentido, sendo bem visível especialmente no endoplasma de muitas células vegetais. A velocidade da ciclose é aumentada pela elevação da luz e da temperatura. O movimento amebóide - É o movimento das amebas e dos glóbulos brancos que são capazes de formar pseudópodes. Tudo se passa como o pseudópode se destruísse na parte traseira e se reconstruísse na dianteira, dessa forma a ameba se locomove. O retículo endoplasmático - São um sistema de membranas duplas, lipoprotéicas. Essas membranas constituem as vezes, sacos achatados e, outras vezes túbulos. Conhecem-se dois tipos de retículos: O retículo endoplasmático não granuloso (liso ou agranular), constituído apenas por membranas e o retículo endoplasmático granuloso (granular ou rugoso) que possui aderidos ao lado externo das membranas grânulos chamados ribossomos. O retículo endoplasmático liso têm algumas funções bem óbvias.  Facilitar reações enzimáticas - As enzimas ficam associadas as sua membrana. - Promover a síntese de lipídios na célula - O retículo produz triglicerídeos, fosfolipídios e esteroides;  Transportar substâncias no interior da célula, desta para o meio e vice-versa;  suas membranas se comunicam com a carioteca e a membrana plasmática
  • 14. movimentando-se. Regular a pressão osmótica;  o retículo para regular a pressão osmótica retira o hialoplasma e armazena substâncias em suas cavidades.- Armazena substâncias produzidas;  Os vacúolos das células vegetais são partes hipertrofiadas do retículo dessas células onde armazenam: água, sais, açúcares e pigmentos. Quanto ao retículo rugoso além de desempenhar todas as funções do retículo liso ele ainda sintetiza proteínas, devido a presença de ribossomos. Os ribossomos - Podem ser encontrados livremente no hialoplasma, ou então presos uns aos outros por uma fita de RNA; neste caso são chamados polissomos ou poliribossomos. Cada ribossomo é constituído por duas subunidades. Quimicamente essas estruturas são constituídas por RNA e proteínas. Os ribossomos quando associados a uma fita de RNA , juntam os aminoácidos de citoplasma para formar cadeias de proteínas. Complexo Golgiense - é constituído de várias unidades menores, os dictiossomos. Cada dictiossomo é composto por uma pilha de cinco ou mais sacos achatados, feitos de membrana dupla lipoproteica, e disposto de forma regular. Nas bordas dos sacos podem ser observadas vesículas em processo de brotamento, se difere do retículo endoplasmático liso devido ao empilhamento regular dos sacos achatados enquanto os componentes do retículo se distribuem de forma irregular na célula. Os papéis do complexo golgiense:  Secreção da célula de ácino pancreático - Os ácinos são pequenas estruturas glandulares que secretam as enzimas do suco pancreático;  Secreção de muco das células caliciformes do intestino - Na mucosa intestinal, existem células especiais em forma de cálice que produzem um liquido lubrificante e protetor, chamado muco. O muco é um material complexo, constituído principalmente por glicoproteínas ( proteínas ligadas a polissacarídeos);  O complexo golgiense também é responsável pela secreção da primeira parede que separa duas células vegetais em divisão;  O acrossomo do espermatozoide é secretado pelo complexo golgiense;  O complexo golgiense origina os lisossomos, vesículas cheias de enzimas. Núcleo Celular O núcleo é uma estrutura presente nas células eucarióticas e responsável pelo controle das funções celulares. O núcleo é constituído pela carioteca, nucleoplasma, cromatina e nucléolo. As células podem ser classificadas, quanto à presença da membrana que reveste o núcleo (carioteca), como eucariontes (carioteca presente) e procariontes (sem carioteca). Célula Eucarionte com seu núcleo organizado pela presença da carioteca:
  • 15. Figura 1: Célula Eucarionte (carioteca presente) Célula Procarionte com seu núcleo desorganizado. Note que não existe membrana (carioteca) para proteção do material genético. Figura 2: Célula Procarionte (carioteca ausente) Carioteca A carioteca separa o material nuclear do citoplasma. É composto por duas membranas lipoproteicas com um espaço entre essas membranas denominado: espaço perinuclear. A carioteca apresenta poros com complexo de proteínas que controlam e regulam a entrada e saída de substâncias entre o núcleo e o citoplasma. Estrutura dos cromossomos nas células eucarióticas Nos seres eucariontes, as moléculas de DNA encontram-se no núcleo das células, constituindo estruturas filamentosas complexas designadas de cromossomas. Cada porção de DNA associada às histonas (proteínas que estão associadas as moléculas de DNA), constitui um filamento de cromatina. “As histonas são grupos de proteínas solúveis em água, ricas em aminoácidos básicos que se associam ao DNA dos eucariontes, formando os nucleossomos, unidades formadoras da cromatina.” O DNA contém a informação genética, enquanto que as protéinas são responsaveis pela forma física do cromossoma e pela regulação da atividade do DNA.
  • 16. Os filamentos de cromatina (que como já sabemos é o conjunto do DNA associado a proteínas) encontram-se na maior parte do tempo, dispersos no núcleo da célula, sendo chamados de cromatina dispersa. Contudo, quando a célula está em divisão, estes filamentos sofrem um processo de condensação, originando filamentos curtos e espessos designados cromossomas ou cromatina condensada. A este processo de condensação chama-se espiralização. Na fase de condensação, cada cromossomo é constituído por 2 cromátides, que resultam sempre de uma duplicação do filamento inicial de cromatina, que ocorreu anteriormente. Assim, cada um dos cromátide é formada por uma molécula de DNA e por histonas que lhe estão associadas. Os cromátides de um cromossomo encontram-se unidas por uma estrutura sólida e resistente designada de centrômero, com uma sequencia de DNA específica, à qual se liga um disco proteico. Tipos de Célula quanto à quantidade de Núcleos  Mononucleadas: apresentam apenas um núcleo;  Binucleadas: apresentam dois núcleos como certas espécies de protistas ciliados;  Multinucleadas: apresentam vários núcleos como as células musculares estriaas da musculatura esquelética do corpo humano;  Anucleadas: durante a fase de diferenciação perdem o núcleo, como as hemácias (células do sangue) da maioria dos mamíferos. Nucleoplasma O nucleoplasma é a solução aquosa que é delimitada pela carioteca e contém diversos tipos de íons e moléculas, tais como: ATP, enzimas, nucleotídeos e proteínas. Cromatina Este nome ocorreu no século XIX quando os citologistas, ao utilizarem corantes para a observação de células ao microscópio, verificaram que determinadas regiões do núcleo destacavam-se do restante da célula porque ficavam coradas mais intensamente. Passaram a chamar essas regiões de cromatina. A cromatina é o conjunto de filamentos longos e finos que se condensam antes da divisão celular para formar os cromossomos. Cada filamento é um cromossomo composto por uma única molécula de DNA e proteínas específicas, como as denominadas histonas. A cromatina é o cromossomo enquanto a célula não está em divisão.
  • 17. A cromatina é caracterizada por duas regiões distintas:  Heterocromatina  regiões mais coradas, mais condensadas.  Eucromatina  regiões menos coradas, menos condensadas;  onde se localizam os genes ativos das células. Nucléolo Os nucléolos são corpúsculos densos e esféricos não delimitados por membranas e visíveis ao microscópio quando as células não estão em divisão. São regiões do núcleo onde os ribossomos são formados, por isso apresentam grande quantidade de ácido ribonucleico (RNA), componente estrutural dos ribossomos. O nucléolo é uma estrutura em constante renovação, pois o RNA ribossômico, que é produzido continuamente a partir do DNA de cromossomos denominados organizadores de nucléolos, vai compor os ribossomos que vão desempenhar sua função no citoplasma. Figura: organização do nucléolo e formação dos ribossomos.
  • 18. DICA Atualmente é comum se ouvir falar nas diversas pesquisas que estão sendo feitas com a chamada célula tronco, ou também célula mãe ou até mesmo célula estaminal, onde muitos pesquisadores estão em busca da cura para diversos tipos de câncer e outras doenças degenerativas. O transplante de órgãos foi algo que marcou a história da medicina, onde é a principal solução para cura de várias doenças, mas o que estão visando os novos pesquisadores é cura de várias enfermidades, sem a necessidade de se transplantar órgãos e sim por meio de células tronco. Mas tal prática além de ser constada que é bastante poderosa, gera muita polêmica, pois várias nações e entidades não permitem nem ao menos pesquisas com células tronco. O Brasil permite tais pesquisas através de células tronco embrionárias, mas mesmo assim o país estipula uma série de regras para que as pesquisas sejam de fato realizadas. Existem duas formas de extração de células tronco, que são através de células embrionárias, onde encontradas no embrião humano, e células adultas, que podem ser extraídas de diversos tecidos, como sangue, medula óssea, etc. Divisão Celular O processo de divisão celular é muito importante para a reprodução, crescimento e desenvolvimento de todos os seres vivos. Para isso se faz necessário entender o que acontece com o núcleo e com a célula como um todo durante a preparação para divisão e na divisão. Função da divisão celular A divisão celular tem como função (através da sua capacidade metabólica) a manutenção da vida enquanto conseguir (uma célula dá origem a uma outra célula). Através desta divisão as células-filhas terão pelo menos metade ou a mesma quantidade de material genético da mãe onde há uma hereditariedade através da divisão celular normal, tendo como função e como finalidade passar o programa genético de uma geração celular para a geração seguinte (a cromatina da célula mãe, é replicada ou separada recebendo as células filhas uma quantidade do DNA da mãe). Na maioria dos seres unicelulares, a divisão conduz á reprodução do individuo, dando origem a duas células independentes, que irão constituir dois novos indivíduos. Nos seres vivos multicelulares, a divisão celular permite a regeneração das células ou parte de órgãos que foram danificados ou a renovação das que envelheceram e morreram. No caso do Homem o seu crescimento para, mas as divisões celulares continuam, assegurando a regeneração das células sanguíneas e da pele entre outras. A divisão pode ocorrer com diferentes velocidades e consequentemente tempos diferentes, consoante os tecidos celulares em questão, visto que estes possuem diferentes funções (células especializadas). Factores externos, como a temperatura ou a disponibilidade de nutrientes também afetam a duração do ciclo e respectivas etapas.
  • 19. Durante a divisão celular, dois aspectos importantes acontecem:  divisão do núcleo (cariocinese)  divisão do citoplasma (citocinese) Nos seres eucariontes podemos identificar dois tipos de divisão celular: Mitose: uma célula dá origem a duas outras com o mesmo número de cromossomos da célula inicial. Divisão utilizada por seres que fazem reprodução assexuada, ou para o crescimento de organismos multicelulares (formação dos tecidos, órgãos e sistemas), além de regenerar os tecidos em caso, por exemplo, de um ferimento. Meiose: uma célula dá origem a quatro, cada uma com a metade do número de cromossomos da célula inicial. Divisão utilizada para formação da maioria dos gametas. Tipo de células quanto à quantidade de cromossomos no seu núcleo: Diploides: possuem pares de cromossomos homólogos e são representadas por 2n. Também conhecidas por célula somática, compõem o corpo dos seres multicelulares. Haploides: possuem apenas um cromossomo de cada par de homólogos e são representadas por n. Também conhecidas por células sexuais ou gamética, formam os gametas da maioria das espécies. Os cromossomos homólogos Possuem genes relacionados aos mesmos caracteres e situados em posições correspondentes. O lugar que cada gene ocupa nos cromossomos chama-se lócus gênico. Assim os cromossomos homólogos apresentam a mesma sequência de lócus gênico.
  • 20. Ciclo celular O Ciclo celular é definido como o crescimento e a divisão da célula, de forma contínua e repetitiva. Considera-se assim o ciclo celular, como sendo o conjunto de transformações que decorrem desde a formação de uma célula até ao momento em que ela própria, por divisão, origina duas células. O mecanismo que faz com que as células se multiplicam, dando origem a outras células tem o nome de divisão celular. A célula que se divide é chamada célula original ou mãe e as novas células são as células-filhas. Posteriormente estas células filhas poderão também tornar-se células mães, numa nova geração. Ciclo de Vida dos Seres Humanos Os seres humanos são gerados pelo processo de fecundação cruzada, interna, onde o gameta masculino (espermatozoide n=23) encontra-se com o gameta feminino (óvulo n=23) gerando a célula ovo (zigoto 2n=46). A partir desse momento a célula zigoto passara por várias divisões mitóticas, processos de diferenciação e especialização celular, até alcançar o estágio de formação completa do embrião, nascendo assim uma criança que para atingir a fase adulta de maturação sexual, passará por outros vários processos de divisão celular (mitose) para o seu crescimento e desenvolvimento. Ao atingir a maturação sexual os dois sexos estarão prontos para liberar os seus gametas que foram produzido nas suas gônadas através da divisão meiótica. Dando inicio assim a um novo ciclo de vida dos seres humanos.
  • 21. Fases do Ciclo celular Depois de uma célula se dividir, é necessário algum tempo para que essa célula esteja pronta para uma nova divisão, reiniciando-se todo o processo. A alternância entre períodos de divisão e períodos de não divisão chama-se Ciclo Celular. Este ciclo por sua vez, é constituído por 2 fases principais:  Interfase (G1, S, G2) - Consiste no fim de uma divisão celular e no início da seguinte.  Fase mitótica ou período da divisão celular (Mitose e Citocinese) – Como o nome indica esta fase corresponde ao período em que ocorre a divisão celular. Interfase A interfase, ou seja, a fase entre duas divisões mitóticas, já foi considerada a fase de repouso da célula mas tal não é, de todo, verdade. Esta é uma fase em que os cromossomas não são visíveis ao microscópio óptico. A interfase pode ser subdividida em três partes:  Fase G1 - a designação desta etapa deriva de GAP = intervalo, e decorre imediatamente após a mitose. É um período de intensa atividade bioquímica, no qual a célula cresce em volume e o número de organelos aumenta. Para que a célula passe para a fase seguinte do ciclo é necessário que atinja um ponto crítico designado ponto de restrição ou start, momento em que se dão mudanças internas;  Fase S - esta é a fase de síntese (S) de DNA e, aparentemente, requer um sinal citoplasmático para que se inicie. Cada cromossomo é duplicado longitudinalmente, passando a ser formado por dois cromátides (replicação semi-conservativa) . Nesta etapa numerosas proteínas (histonas, por exemplo) são igualmente sintetizadas;
  • 22.  Fase G2 - esta fase conduz diretamente á mitose e permite formar estruturas com ela diretamente relacionadas, como as fibras do fuso acromático. A afirmação: “a interfase é um período preparatório e indispensável para que a mitose ocorra”, baseia-se no facto de para que a mitose ocorra, é necessário que exista a duplicação quer do material genético, quer dos restantes constituintes celulares para que, a partir da célula-mãe, sejam produzidas 2 células-filhas. A interfase é um período em que esses processos de duplicação, sendo por isso uma fase indispensável para que a divisão celular se faça. Além disso, e tão importante como a interfase é o estado em que a maior parte das células mais especializadas permanece a maior parte do tempo, corresponde ao período em que elas desempenham suas funções específicas (ficam na fase G1, de crescimento celular). Fase Mitótica A fase mitótica embora varie em aspectos mínimos de um organismo para outro, a base do seu processo é semelhante na maior parte das células eucarióticas. Nesta fase podem ser consideradas 2 etapas:  Mitose ou Cariocinese (divisão do núcleo)  Citocinese (divisão do citoplasma) A mitose é um processo contínuo mas geralmente consideram-se, por uma questão de facilidade, quatro etapas: Prófase, Metáfase, Anáfase e Telófase. No decorrer destas etapas, o material genético sintetizado na fase S do ciclo celular é dividido igualmente por dois núcleos filhos. Este processo está associado à divisão de células somáticas. Mitose As etapas da mitose, propriamente dita, decorrem da seguinte forma: 1. Célula animal em Prófase - vista ao Microscópio Óptico a transição entre a fase G2 e a Prófase não é nítida. Durante esta etapa, a mais longa de todo o processo mitótico, a cromatina condensa-se gradualmente em cromossomos bem definidos. Durante este processo é visível que cada cromossomo é compostos por dois cromátides enrolados um no outro, pois o DNA foi duplicado durante a fase S. No final da Prófase as cromátides estão visíveis lado a lado, unidos pelo centrômero, uma sequência específica de DNA que ligará a molécula ás fibras do fuso acromático. A presença do centrômero divide cada cromátide em dois braços. É durante esta fase que surge em volta do núcleo a chamada zona clara, que contém os microtúbulos. Estes inicialmente estão orientados ao acaso mas no fim da etapa estão alinhados paralelamente á superfície do núcleo, ao longo do eixo do fuso acromático. O nucléolo desintegra-se e, determinando o final da etapa, o invólucro nuclear desaparece. 2. Célula animal em Metáfase - esta etapa inicia-se com a formação do fuso acromático, uma estrutura tridimensional larga no centro e afilada nas extremidades, que ocupa a área anteriormente ocupada pelo núcleo. As fibras do fuso são feixes de microtúbulos e vão-se ligar a complexos proteicos especializados - cinetócoro - desenvolvidos nos centrômeros durante a Prófase.
  • 23. Estes microtúbulos do cinetócoro estendem-se, juntamente com os microtúbulos polares, para os polos da célula. Através deles vai ocorrer o alinhamento dos cromossomos no centro do fuso, formando a placa equatorial. Nesta situação os cromátides estão em posição de se separarem. O alinhamento das fibras do fuso acromático ocorre a partir dos centros de organização dos microtúbulos. Em animais e protistas esse centro organizador é o centrossomo, uma nuvem de material amorfo que rodeia o par de centríolos. Em células vegetais, que não contêm centrossomas, os organizadores existem e garantem a formação do fuso, mesmo que os polos sejam pouco definidos. 3. Célula animal em Anáfase - esta etapa, muito breve, começa bruscamente, com a separação simultânea de todas as cromátides pelos centrômeros. Cada cromátide toma agora para si a designação de cromossoma. À medida que os cinetócoros se deslocam em direção a polos opostos os braços dos cromossomas são arrastados, sendo as pontas dos braços mais longos as últimas a serem separadas. Este movimento em direção aos polos parece dever-se ao encurtamento dos microtúbulos junto ao cinetócoro, como se este "comesse" o caminho ao longo das fibras. No final da Anáfase dois conjuntos idênticos de cromossomos encontram-se em cada polo. 4. Célula animal em Telófase - nesta etapa final da mitose, a separação dos dois conjuntos de cromossomas é finalizada pela formação da membrana nuclear, a partir de retículo endoplasmático rugoso. O fuso acromático desaparece e os cromossomos relaxam novamente, tornando-se indistintos. O nucléolo é reconstituído e cada núcleo entra na interfase. Citocinese Terminada a divisão do núcleo,ou seja, a cariocinese, inicia-se a citocinese, que é a divisão do citoplasma e da célula toda. A rigor, a citocinese normalmente inicia-se na anáfase e dura até a telófase onde se dá o estrangulamento do núcleo da célula e também por sua vez de toda a célula. Com a continuidade desse estrangulamento, a célula acaba por se separar completamente, o que caracteriza o fim da citocinese
  • 24. Citocinese animal: Nas células animais (sem parede celular) forma-se na zona equatorial um anel contrátil de filamentos proteicos que se contraem puxando a membrana para dentro levando de inicio ao aparecimento de um sulco de clivagem que vai estrangulando o citoplasma, até se separem as duas células – filhas. Fases Meióticas A meiose consiste em duas divisões consecutivas. Assim como a mitose, ela é antecedida por uma interfase, em cujo período S o material genético é duplicado. A primeira divisão separa os pares de cromossomos homólogos, formando células haploides. A segunda divisão separa as cromátides-irmãs. Primeira Divisão – Meiose I É chamada meiose I ou divisão I da meiose. Divide-se em fases que guardam certas semelhanças com as fases da mitose. Prófase I: De toda a meiose, é a fase mais longa. Os filamentos de cromatina, já duplicados, iniciam sua condensação. Cada cromossomo se coloca ao lado do seu homólogo. O ajuste é perfeito, colocando em contato cada ponto de um cromossomo com o seu correspondente, no homólogo. Sinapse é o nome do emparelhamento, e cada par de homólogos pareados é chamado bivalente. Podem ocorrer trocas de fragmentos entre os cromossomos homólogos. São as permutações ou crossing-over. O ponto de cruzamento dos filamentos é o quiasma. O aspecto microscópico dos quiasmas é de um X formado pelas duas cromátides. Os centríolos duplicados migram para polos opostos. Surgem os ásteres e o fuso acromático. Desaparecem o nucléolo e a carioteca. Com a dispersão dos cromossomos pelo citoplasma, cada um dos homólogos, de todos os pares da célula, se liga a fibras do fuso que se ligam a cada um dos polos. Metáfase I: Os cromossomos atingem seu grau máximo de condensação. Lado a lado, os pares de homólogos ocupam o equador celular. Anáfase I: Tracionados pelas fibras do fuso acromático, os cromossomos homólogos são separados e se encaminham para polos opostos, na célula. Não ocorre bipartição dos centrômeros, uma vez que as duas cromátides-irmãs seguem juntas para o mesmo polo.
  • 25. O nome dessa separação dos cromossomos homólogos é disjunção ou segregação. Telófase I: Os cromossomos descondensam-se parcialmente. A carioteca se refaz e o citoplasma se divide, formando duas células-filhas haploides. Entre o final da Divisão I e o início da Divisão II, pode haver um pequeno intervalo no qual não ocorre duplicação do DNA, chamado intercinese. Segunda divisão – Meiose II A meiose II é semelhante à mitose, porém não é precedida pela duplicação do material genético. Seus eventos acontecem simultaneamente com as duas células resultantes da Meiose I. Prófase II: A carioteca se fragmenta, os centríolos são duplicados e ocupam pólos opostos, na célula. Surge o fuso acromático. Metáfase II: Os cromossomos, bastante condensados, estão na região equatorial, ligados às fibras do fuso. Anáfase II: Os centrômeros bipartem-se, e as cromátides-irmãs se separam, tracionadas pelas fibras do fuso em direção aos polos. Note, na figura, que a anáfase I separa cromossomos homólogos, enquanto a anáfase II separa cromátides-irmãs. Telófase II: Nos polos, a carioteca se refaz, e o citoplasma se divide. Surgem 4 células-filhas haploides, com metade da quantidade de DNA da célula inicial.
  • 26. Leitura Complementar Biologia do Câncer Por Paulo Cesar Naoum O câncer é uma doença genética porque as alterações ocorrem dentro de genes específicos, mas na maioria dos casos não se trata de doença herdada. Em uma doença hereditária, o defeito genético está presente nos cromossomos de um dos pais (ou em ambos) e é transmitido para o zigoto. Por outro lado, as alterações genéticas que causam a maioria dos cânceres originam no DNA das células somáticas durante a vida da pessoa afetada. Por causa dessas alterações genéticas, as células cancerosas se proliferam incontrolavelmente, produzindo tumores malignos que invadem os tecidos saudáveis próximos às células tumorais. Durante o tempo em que o tumor permanece localizado, a doença pode ser tratada com drogas específicas ou curada por remoção cirúrgica do tumor. Entretanto, os tumores malignos tendem a se disseminarem, cujo processo é conhecido por metástase, onde grupos de células cancerosas “escapam” da massa tumoral e atingem a circulação sanguínea ou linfática, e se espalham para outros tecidos e órgãos, criando tumores secundários. A remoção cirúrgica desses tumores metastáticos é extremamente difícil, muitas vezes sem sucesso. As informações sobre o comportamento das células cancerosas se baseiam em pesquisas de crescimento celular “in vitro”, usando meios de cultura apropriados. Há grandes diferenças entre os crescimentos de células normais e células tumorais. As células normais crescem e se espalham dispostas numa simples camada de células. As células tumorais crescem desordenadamente em agrupamentos. É, portanto, na disposição do crescimento celular que se fundamenta a principal diferença entre as células normais e cancerosas. Por outro lado, a capacidade de crescimento e divisão entre essas células não é muito diferente. Apesar disso, é importante considerar que ao contrário das células normais, as células malignas não respondem aos sinais de regulação para cessar o crescimento e a divisão celular e, assim, se acumulam e transformam-se em tumores. O FENÓTIPO DE UMA CÉLULA CANCEROSA Um grande número de diferenças estruturais e bioquímicas foi estabelecido entre células normais e cancerosas. Porém, há diferenças entre as próprias células cancerosas, fato que torna impossível descrever as propriedades típicas dessas células. O comportamento das células cancerosas é mais facilmente estudado quando as mesmas crescem em meios de cultura. As células cancerosas podem ser obtidas por remoção de um tumor maligno, dissociando-as e isolando-as do tecido, e cultivando-as em meios de cultura apropriados. Por outro lado, as células normais podem ser convertidas em células cancerosas por tratamento com substâncias químicas carcinogênicas, radiação e vírus tumorais. Essas células normais que foram transformadas “in vitro” podem causar tumores quando injetadas em animais. As alterações são principalmente observadas dentro dos cromossomos das células cancerosas, bem como das “células transformadas” em cancerosas. As células normais mantêm seus cromossomos diploides direcionados ao crescimento e divisão celular, tanto
  • 27. “in vivo” quanto “in vitro”. Em contraste, as células cancerosas frequentemente têm aberrações cromossômicas, uma condição patológica conhecida por aneuploidia. Assim, os cromossomos diploides de uma célula normal podem sofrer lesões, porém, antes que a célula sofra uma transformação em célula cancerosa, ocorre a ativação de proteínas específicas da célula que causam a sua eliminação, num processo conhecido por apoptose. Entretanto, a célula cancerosa frequentemente falha na estimulação da apoptose, e dessa forma seus cromossomos se desorganizam com mais intensidade. As mais notáveis alterações morfológicas que ocorrem no citoplasma de uma célula cancerosa envolvem o citoesqueleto. Enquanto uma célula normal contém organizada rede de microtúbulos, microfilamentos, e filamentos intermediários, o citoesqueleto da célula cancerosa é desorganizado e com redução de conteúdos dessas organelas. Muitas mudanças morfológicas também são observadas na superfície da célula, incluindo o aparecimento (ou desaparecimento) de componentes específicos. Algumas células cancerosas possuem novas proteínas de superfícies, conhecidas por antígenos associados a tumores, que induzem a formação de anticorpos específicos contra as células. Porém, quando as ações desses anticorpos se tornam insuficientes, as células cancerosas crescem em número e se tornam tumorais. Essas mudanças nas superfícies das células cancerosas alteram-lhes a adesividade para com outras células teciduais bem como com substratos não celulares (proteínas de adesão). Assim, a perda da adesividade permite que as células cancerosas se destaquem da massa tumoral e migram para outros tecidos e órgãos do corpo, cujo processo é conhecido por metástase. Outras alterações importantes observadas em meio de cultura são as seguintes: a) locomoção: as células normais deixam de se locomover quando se tornam cercadas pelas células vizinhas; as células cancerosas ignoram os sinais emitidos pelas células vizinhas e continuam suas atividades de locomoção; b) fator de crescimento: as células normais dependem de fatores de crescimento presente no soro humano adicionado ao meio de cultura; as células cancerosas proliferam na ausência do soro, pois o ciclo celular não depende dos sinais transmitidos pelos fatores de crescimento aos receptores de superfície; c) capacidade de divisão celular: as células normais têm capacidade limitada para divisão, após um número finito de divisões mitóticas elas sofrem o processo de decodificação que a impede de crescer e dividir; as células cancerosas são “imortais”, pois se dividem indefinidamente, devido à presença de telomerase nessa célula. CAUSAS DE CÂNCER A primeira observação de câncer relacionado com agentes ambientais foi feita em 1775 por Percival Pott, um médico inglês, em limpadores de chaminés que apresentavam altas prevalências de câncer na cavidade nasal e na pele do saco escrotal devido à fuligem. Posteriormente, com o desenvolvimento científico obteve-se o isolamento químico dos vários componentes da fuligem, que, ao serem aplicados em animais de laboratórios, mostraram ser carcinogênicos. Atualmente se sabe que há muitas substâncias químicas potencialmente carcinogênicas, além de radiações ionizantes e uma variedade de vírus capazes de estimular o desenvolvimento de câncer. Todos esses componentes tem propriedades comuns que alteram o genoma.
  • 28. As principais substâncias químicas carcinogênicas, semelhantes àquelas da fuligem ou da fumaça do cigarro, podem ser diretamente mutagênica, ou convertida em componentes mutagênicos por enzimas celulares. Da mesma forma, as radiações ultravioletas, que são as principais causas de câncer de pele, são também muito mutagênicas. Determinados tipos de vírus podem infectar células de vertebrados, transformando-as em células cancerosas. Esses vírus estão divididos em dois grandes grupos: vírus – DNA – tumorais e vírus – RNA – tumorais, cuja classificação se deve ao tipo de ácido nucléico encontrado no vírus. Entre os vírus com DNA capazes de transformar células normais em cancerosas estão os seguintes: polioma vírus, simian vírus 40 (SV40), adenovírus e vírus herpético. Os vírus com material genético de ácido ribonucleico ou vírus – RNA têm estruturas similares ao vírus HIV, e aqueles capazes de causarem câncer estão sempre relacionados a doenças primárias, conforme mostra a tabela abaixo. Doença primária do vírus Câncer relacionado Vírus da hepatite B Câncer hepático Câncer cervical e Papiloma vírus Câncer peniano Vírus Epstein-Barr Linfoma de Burkitt Vírus Herpético Sarcoma de Kaposi Retrovírus HTLV-1 Leucemia Linfocítica T Os vírus tumorais (DNA ou RNA) podem transformar as células infectadas em células cancerosas devido à liberação de proteínas virais que interferem nas atividades de regulação celular relacionadas ao crescimento das células. Estudos epidemiológicos também mostram a intensa relação entre meio-ambiente e hábitos das pessoas com câncer. Assim, a poluição ambiental, o tipo de trabalho, em especial ambientes quimicamente poluídos, e o efeito cumulativo dos compostos e sub- compostos químicos, estão relacionados como principais causas de câncer. Há o consenso geral entre os epidemiologistas que alguns ingredientes na dieta, por exemplo, gordura animal e álcool, podem aumentar o risco de desenvolvimento de câncer, enquanto que certos componentes de frutas e vegetais podem reduzir o risco de câncer. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Pui CH, Behm FG, Christ WM: Clinical and biologic relevance of immunologia marker Studies in childhood acute lymphoblastic leukemia. Blood 82:323, 1993. Karp G: Cell and Molecular Biology, 2nd ed., John Wiley & Sons, Inc. New York, 1999. Sandenberg A: The chromosomes in human leukemia. Semin Hemat 23: 301, 1996. Stiene-Martin EA, Steininger CAL, Koepke JÁ: Clinical Hematology, 2nd ed, Lippincott, New York, 1998.
  • 29.
  • 30. 2. Bioquímica – A Química da Vida No capítulo anterior, estudamos a célula, suas estruturas, funções e a sua importância no organismo dos seres. Agora, vamos entrar nas suas estruturas químicas, e saber um pouco mais sobre as substâncias inorgânicas e orgânicas que formam as células. Para isso precisaremos de noções de Bioquímica, que estudaremos sem colocá-la como objeto principal dos nossos estudos, mas sim em quantidades suficientes para o entendimento das relações da química com a manutenção da vida. Nesse momento percebemos a importância de estarmos atento e relacionarmos os assuntos desenvolvidos de forma interdisciplinar entre a Biologia e a Química. As substâncias inorgânicas estão representadas pela água e pelos sais minerais; as substâncias orgânicas, pelos carboidratos (açúcares), lipídios (gorduras e óleos), proteínas, ácidos nucleicos e vitaminas. Abaixo temos um gráfico que representa a porcentagem dessas substâncias presentes no corpo dos seres vivos. Existe uma variação de uma espécie para outra, porém em geral os animais apresentam a seguinte composição: Água: 75 a 85% Proteína: 10-15% Lipídios: 2 a 3% Carboidrato: 1% Ácidos Nucleicos: 1% Outras Substâncias: 1% Compostos Inorgânicos Água Química da água A água é composta por dois elementos químicos: hidrogênio e oxigênio, representados pela fórmula H20. Como substância a água pura é incolor, não tem sabor nem cheiro. A disposição espacial dos átomos (H e O) não é linear, eles formam um ângulo como representa a figura ao lado. Essa organização espacial torna a molécula de água polar. Moléculas polares apresentam uma zona positiva de um lado e negativa do outro lado. As moléculas que não apresentam essas zonas são chamadas de apolares. Como podemos observas nos lipídios (gorduras, óleos e ceras). Vamos pensar! Ao misturarmos água e óleo em um recipiente, percebemos que os mesmos não se misturam. Relacione esse pequeno experimento com a característica
  • 31.
  • 32. A água tem grande poder de dissolução, sendo considerada como solvente universal. Essa propriedade está relacionada com a sua polaridade. Quando moléculas polares se aproximam da água, tendem a ligar-se pelos seus polos opostos. Além de dissolver moléculas polares a água também é ótimo solvente para os sais minerais. A água é importante para as células pois todos os reagentes químicos contidos no citoplasma celular, estão dissolvidos na água e todas as reações químicas celuçlares ocorrem/dependem do meio líquido. Vamos pensar! Uma pessoa desidratada tende a adoecer e até morrer se não for solucionado o problema com a sua reidratação. Diante dos nossos estudos sobre as propriedades químicas da água, analise essa situação. As substâncias que se dissolvem na água são chamadas de hidrofílicas (afinidade com a água) e as que não se dissolvem são chamadas de hidrofóbicas (aversão à água). A água participa de muitas reações químicas dentro da célula, essas podem ocorrer de duas formas:  Reação de síntese por desidratação: duas moléculas ou mais se unem e nesse processo há liberação de égua.  Reações de quebra por hidrólise: uma molécula é quebrada em duas e nesse processo há uma entrada de água. Sais Minerais Funções Os minerais possuem um papel bastante importante em nosso organismo, pois é através de sua ação que as reações enzimáticas são reguladas. Noções Gerais Os sais minerais são substâncias inorgânicas, ou seja, não podem ser produzidos pelos seres vivos. Sua maior quantidade está concentrada nos ossos. Entre os mais conhecidos estão o
  • 33. cálcio, o fósforo, o potássio, o enxofre, o sódio, o magnésio, o ferro, o cobre, o zinco, o selênio, o cromo, etc. Estas substâncias inorgânicas possuem funções muito importantes no corpo e a falta delas pode gerar desequilíbrios na saúde. Contudo, há alguns minerais como, por exemplo, o alumínio e o boro, que podem estar presentes no corpo sem nenhuma função. Como o corpo não é capaz de produzir minerais, eles devem ser ingeridos através de uma alimentação que forneça quantidades adequadas destas substâncias. Caso haja excesso, este será eliminado através das fezes e da urina. Abaixo segue uma tabela com alguns minerais, sua função no organismo, resultado da sua carência e onde eles podem ser encontrados. Tabela de Sais Minerais Sal mineral Função Sua falta provoca Fontes Cálcio Atua na formação de Deformações ósseas; Queijo, leite, nozes, tecidos, ossos e dentes; enfraquecimento dos uva, cereais integrais, age na coagulação do dentes nabo, couve, chicória, sangue e na oxigenação feijão, lentilha, dos tecidos; combate as amendoim, castanha infecções e mantém o de caju equilíbrio de ferro no organismo Cobalto Age junto com a vitamina Está contido na B12, estimulando o vitamina B12 e no crescimento e combatendo tomate as afecções cutâneas Fósforo Atua na formação de ossos Maior probabilidade de Carnes, miúdos, aves, e dentes; indispensável ocorrência de fraturas; peixes, ovo, para o sistema nervoso e o músculos atrofiados; leguminosas, queijo, sistema muscular; junto alterações nervosas; cereais integrais com o cálcio e a vitamina raquitismo D, combate o raquitismo Ferro Indispensável na formação Anemia Fígado, rim, coração, do sangue; atua como gema de ovo, veiculador do oxigênio para leguminosas, todo o organismo verduras, nozes, frutas secas, azeitona Iodo Faz funcionar a glândula Bócio; obesidade, Agrião, alcachofra, tireóide; ativa o cansaço alface, alho, cebola, funcionamento cerebral; cenoura, ervilha, permite que os músculos aspargo, rabanete, armazenem oxigênio e tomate, peixes, frutos
  • 34. evita que a gordura se do mar vegetais deposite nos tecidos Cloro Constitui os sucos É difícil haver carência gástricos e pancreáticos e cloro, pois existe em quase todos os vegetais; o excesso de cloro destrói a vitamina E e reduz a produção de iodo Potássio Atua associado ao sódio, Diminuição da Azeitona verde, regularizando as batidas do atividade muscular, ameixa seca, ervilha, coração e o sistema inclusive a do coração figo, lentilha, muscular; contribui para a espinafre, banana, formação as células laranja, tomate, carnes, vinagre de maçã, arroz integral Magnésio Atua na formação dos Provoca extrema Frutas cítricas, tecidos, ossos e dentes; sensibilidade ao frio e leguminosas, gema ajuda a metabolizar os ao calor de ovo, salsinha, carboidratos; controla a agrião, espinafre, excitabilidade cebola, tomate, mel neuromuscular Manganês Importante para o Cereais integrais, crescimento; intervém no amendoim, nozes, aproveitamento do cálcio, feijão, arroz integral, fósforo e vitamina B1 banana, alface, beterraba, milho Silício Age na formação dos Amora, aveia, vasos e artérias e é escarola, alface, responsável pela sua abóbora, azeitona, elasticidade; atua na cebola formação da pele, das membranas, das unhas e dos cabelos; combate as doenças da pele e o raquitismo Flúor Forma ossos e dentes; A necessidade de flúor Agrião, alho, aveia, previne dilatação das veias, é muito pequena; ele é brócolis, beterraba, cálculos da vesícula e recomendado apenas cebola, couve-flor, paralisia para gestantes para maçã, trigo integral crianças durante a formação da segunda dentição Cobre Age na formação da Centeio, lentilha, figo hemoglobina (pigmento eco, banana, vermelho do sangue) damasco, passas,
  • 35. ameixa, batata, espinafre Sódio Impede o endurecimento Cãibras e Todos os vegetais do cálcio e do magnésio, o retardamento na (principalmente que pode formar cálculos cicatrização de feridas salsão, cenoura, biliares ou nefríticos; agrião e cebolinha previne a coagulação verde), queijo, nozes, sangüínea aveia Enxofre Facilita a digestão; é Nozes, alho, cebola, desinfetante e participa do batata, rabanete, metabolismo das proteínas repolho, couve-flor, agrião, laranja, abacaxi Zinco Atua no controle cerebral Diminui a produção de Carnes, fígado, peixe, dos músculos; ajuda na hormônios masculinos ovo, leguminosas, respiração dos tecidos; e favorece o diabete nozes participa no metabolismo das proteínas e carboidratos Compostos Orgânicos Vitaminas O termo vitamina é usado para nomear substâncias orgânicas necessárias em pequenas quantidades para realização de atividades metabólicas de um organismo, e em geral não são fabricadas por ele. Quimicamente as vitaminas não formam uma classe homogênea, pois são substâncias com origens diferentes. As vitaminas solúveis em água são chamadas hidrossolúveis e as vitaminas solúveis em lipídios, lipossolúveis. A falta de vitamina gera doenças chamadas avitaminose e o seu excesso, hipervitaminose. Uma alimentação balanceada é necessária para suprir as quantidades diárias de vitaminas em uma pessoa com um ritmo normal de vida. Atletas profissionais, pessoas com disfunção alimentares(bulimia, anorexia), dentre outras situações, devem procurar um nutricionista para orientar sua alimentação. Doenças provocadas Vitaminas Fontes pela carência Funções no organismo (avitaminoses) problemas de visão, combate radicais livres, fígado de aves, A secura da pele, formação dos ossos, pele; animais e cenoura diminuição de glóbulos funções da retina
  • 36. vermelhos, formação de cálculos renais óleo de peixe, fígado, raquitismo e regulação do cálcio do sangue D gema de ovos osteoporose e dos ossos verduras, azeite e dificuldades visuais e E vegetais alterações neurológicas desnutrição, má função atua na coagulação do sangue, K fígado e verduras do fígado, problemas previne osteoporose intestinais cereais, carnes, atua no metabolismo B1 verduras, levedo de beribéri energético dos açúcares cerveja atua no metabolismo de leites, carnes, inflamações na língua, B2 enzimas, proteção no sistema verduras anemias, seborréia nervoso. fígado, cogumelos, fadigas, cãibras metabolismo de proteínas, B5 milho, abacate, ovos, musculares, insônia gorduras e açúcares leite, vegetais crescimento, proteção celular, seborréia, anemia, carnes, frutas, metabolismo de gorduras e B6 distúrbios de verduras e cereais proteínas, produção de crescimento hormônios formação de hemácias e B12 fígado, carnes anemia perniciosa multiplicação celular laranja, limão, atua no fortalecimento de abacaxi, kiwi, sistema imunológico, combate C acerola, morango, escorbuto radicais livres e aumenta a brócolis, melão, absorção do ferro pelo manga intestino. noz, amêndoa, eczemas, exaustão, castanha, lêvedo de H dores musculares, metabolismo de gorduras, cerveja, leite, gema dermatite de ovo, arroz integral metabolismo dos aminoácidos, cogumelos, hortaliças anemia megaloblástica, M ou B9 formação das hemácias e verdes doenças do tubo neural tecidos nervosos ervilha, amendoim, insônia, dor de cabeça, manutenção da pele, proteção PP ou B3 fava, peixe, feijão, dermatite, diarréia, do fígado, regula a taxa de fígado depressão colesterol no sangue DICA Veja abaixo a composição das principais moléculas orgânicas:  Carboidrato = Cn (H2O)n  Lipídios = ésteres de ácidos graxos com álcoois. (ácidos graxos são longas cadeias de CnH2n + 1 COOH).
  • 37. Proteínas = Aminoácidos unidos por ligações peptídicas. (Amino = NH2 + Carbono central = C + Acido = COOH).  Ácido nucléico = Bases nitrogenadas (ATCG ou AUCG) + pentose + fósforo Carboidrato Os carboidratos também podem ser chamados de glicídios, hidratos de carbono ou açúcares. São formados fundamentalmente por moléculas de carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O), por isso recém a denominação de hidratos de carbono. Alguns carboidratos podem possuir outros tipos de átomos em suas moléculas, como é o caso da quitina, que possui átomos de nitrogênio em sua fórmula. Estão relacionados com o fornecimento de energia imediata para a célula e estão presentes em diversos tipos de alimentos. Os carboidratos são os principais produtos da fotossíntese. Além de função energética, também possuem uma função estrutural, atuando como o esqueleto de alguns tipos de células, como por exemplo, a celulose e a quitina, que fazem parte do esqueleto vegetal e animal, respectivamente. Os carboidratos participam da estruturas dos ácidos nucleicos (RNA e DNA), sob a forma de ribose e desoxirribose, que são monossacarídeos com 5 átomos de carbono em sua fórmula. O amido, um tipo de polissacarídeo energético, é a principal substância de reserva energética nas plantas e a celulose compõe a parede celular dos vegetais. Os seres humanos também possuem uma substância de reserva energética, que é um polissacarídeo chamado glicogênio. Ele fica armazenado no fígado e nos músculos e quando o corpo necessita de energia, esse glicogênio é hidrolisado em moléculas de glicose, que são carboidratos mais simples, com apenas 6 átomos de carbono. O glicogênio é resultado da união de milhares de moléculas de glicose, assim como a celulose.
  • 38. Os carboidratos são substâncias extremamente importantes para a vida, e sua principal fonte são os vegetais, que os produzem pelo processo da fotossíntese. Os vegetais absorvem a energia solar e a transforma em energia química, produzindo glicídios. E é desses glicídios que todos os outros seres vivos dependem para sobreviver. Essa energia é passada para os níveis tróficos seguintes: Os herbívoros obtêm essa energia se alimentado de vegetais. Essa energia é passada para o nível seguinte, pois os carnívoros se alimentam dos herbívoros e assim por diante. De acordo com a quantidade de com a quantidade de átomos de carbono em suas moléculas, os carboidratos podem ser divididos em:  Monossacarídeo  Dissacarídeo  Polissacarídeo Monossacarídeos Os monossacarídeos são os carboidratos mais simples. Apresentam de 3 a 7 carbonos em sua estrutura, havendo uma proporção entre esses átomos e os átomos de hidrogênio, obedecendo uma fórmula geral, onde há um carbono para cada dois hidrogênios e um oxigênio: Cn(H2O)n. Se um monossacrídeo tiver 4 átomos de carbono, ele terá 8 átomos de hidrogênio e 4 átomos de oxigênio. Os monossacarídeos recebem o sufixo –OSE, precedida pelo numero de carbonos que contém em sua fórmula, então: Nº carbonos Fórmula Nome 3 C3H6O3 Triose 4 C4H8O4 Tetrose 5 C5H10O5 Pentose 6 C6H12O6 Hexose 7 C7H14O7 heptose As moléculas de monossacarídeos são cadeias carbônicas não ramificadas, com ligações simples entre os carbonos. As tetroses e todos os outros monossacarídeos em solução aquosa ocorrem como estruturas cíclicas: Monossacarídeos de importância biológica Pentoses Pentose Função Participa da produção do ácido ribonucleico Ribose (RNA) atuando como matéria-prima. Participa da produção do ácido Desoxirribose desoxirribonucleico (DNA) atuando como matéria-prima. Hexoses
  • 39. Hexose Função É a principal fonte de energia para os seres vivos, mais usada na obtenção de energia. É fabricada Glicose pelos vegetais na fotossíntese e utilizada por todos os outros seres vivos na alimentação. Frutose Possui função energética Possui função energética. Participa da composição Galactose de monossacarídeos da lactose. Dissacarídeos Os dissacarídeos são o resultado da ligação entre dois monossacarídeos. Na reação de formação de um dissacarídeo há formação de uma molécula de água, portanto se trata de uma síntese por desidratação para cada ligação. Um dos monossacarídeos perde um hidrogênio (H) e o outro perde a hidroxila (OH). Essa duas moléculas se unem, formando uma molécula de água (H2O). a ligação que ocorre entre as extremidades dos monossacarídeos é chamada de ligação glicosídica. Esse mesmo tipo de ligação ocorre na formação das moléculas de DNA e RNA, através da ligação entre uma pentose e uma base nitrogenada: Principais dissacarídeos Monossacarídeos Dissacarídeo Função constituintes Apresenta função energética. Está presente nos Sacarose Glicose + frutose vegetais, principalmente na cana-de-açúcar. Apresenta função energética e é o açúcar presente Lactose Glicose + galactose no leite. Apresenta função energética e é encontrado em Maltose Glicose + glicose vegetais. Polissacarídeos Os polissacarídeos são moléculas formadas através da união de vários monossacarídeos. Alguns apresentam em sua fórmula átomos de nitrogênio e enxofre.
  • 40. Esse grupo de carboidratos é formado por moléculas que não possuem sabor adocicado, como nos outros grupos. Os polissacarídeos são moléculas muito grandes, em comparação com os outros carboidratos, por isso são considerados macromoléculas. Os polissacarídeos são insolúveis em água, o que é de grande importância para os seres vivos, pois desempenham função estrutural e armazenadora de energia. A quitina, por exemplo, é constituinte da parede celular de fungos e do exoesqueleto de artrópodes. Se ela fosse solúvel, esses animais não poderiam entrar em contato com a água que todo seu esqueleto amoleceria. No momento da digestão, para que essas moléculas sejam absorvidas, é necessário que sejam quebradas em moléculas menores, os monossacarídeos. A reação de quebra ocorre através da hidrólise. Note que a reação de união entre dois monossacarídeos ocorre pelo processo inverso, reação por desidratação. As moléculas de polissacarídeos são polímeros, ou seja, as moléculas que os constituem são idênticas ou semelhantes. Essas unidades são chamadas de monômeros. Figura: Molécula de celulose Principais Polissacarídeos estruturais Polissacarídeo Função Participa da composição da parede celular Celulose dos vegetais. É o carboidrato mais abundante na natureza. Está presente na parede celular de fungos e Quitina no exoesqueleto dos artrópodes. Possuem grupos amina (NH2) em sua cadeia. Principais Polissacarídeos energéticos Polissacarídeo Função Apresenta função de reserva. É encontrado Amido em raízes, caules e folhas. É o carboidrato de reserva dos animais e dos Glicogênio fungos. É armazenado nos músculos e no fígado dos animais.
  • 41. Lipídios Lipídios são substâncias insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos, tais como o éter, o álcool e o clorofórmio; uma vez que, de forma geral, não apresentam carga elétrica. Possuem diversas funções e características distintas, de acordo com os grupos aos quais pertencem. Uma das principais se refere ao armazenamento de energia; outras incluem o isolamento térmico e elétrico, proteção a choques mecânicos, formação de membranas celulares, formação de hormônios e vitaminas, etc. Os principais grupos de Lipídeos são abordados a seguir: Triglicerídeos, ou glicerídeos, são resultantes da união de duas ou três moléculas de ácidos graxos a um tipo de álcool, o glicerol. Nessa união há perda de água. Sua principal função é a de armazenamento de energia, sendo os lipídios encontrados em maior quantidade nos alimentos. São representados pelos óleos e gorduras. Os óleos são constituídos por moléculas de ácidos graxos insaturados, ou seja: com ligação dupla entre os carbonos de cadeia, encontrados, mais frequentemente, em vegetais. As gorduras são formadas por ácidos graxos saturados (sem duplas ligações), encontrados em animais, geralmente se acumulando nas células adiposas. Óleos são líquidos à temperatura ambiente; e gorduras, sólidas. Fosfolipídios são lipídios formados por álcool e ácido graxo, unidos a um grupo de fosfato. São encontrados predominantemente nas membranas celulares e, diferentemente dos triglicérides, possuem uma região polar e outra apolar (cabeça hidrofílica e cauda hidrofóbica). Cerídeos são formados por ácidos graxos e álcoois de cadeia longa. Altamente insolúveis em água e, por isso, são responsáveis pela impermeabilização de diversas estruturas, como o ouvido humano, folhas e frutos; protegendo-as. No primeiro caso, a proteção é eficaz contra germes, e nos dois últimos, contra a perda d’água. Abelhas também produzem ceras. Carotenoides são pigmentos insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos e
  • 42. óleos; sendo muito importantes na realização da fotossíntese, em vegetais; e na produção de vitamina A, em animais. Possuem cor vermelha, amarela ou alaranjada. Esteroides são substâncias associadas a lipídios, formadas por um álcool de várias cadeias fechadas. Suas funções dependerão de qual substância estamos nos referindo, ou seja: se são hormônios sexuais ou da glândula suprarrenal, colesterol, sais biliares do fígado ou vitamina D. Vamos Pensar! Relacione a figura abaixo com o assunto estudado sobre lipídeos e a manutenção da sua saúde: Figura: Ilustração do LDL e HDL dentro das artérias do corpo humano.
  • 43. Texto Complementar Colesterol e suas frações As dislipidemias são anormalidades do colesterol total e suas frações. O colesterol total é composto de 3 frações: LDL colesterol (colesterol "ruim", que favorece o depósito de gordura nas artérias), HDL colesterol (colesterol "bom", que evita o depósito de gordura nas artérias) e os triglicerídeos. Confira, abaixo, as 10 coisas que você precisa saber sobre as dislipidemias: 1-Nos dias atuais – onde predominam o sedentarismo; alimentação rica e abundante em gordura e açúcar livre; a obesidade; o estresse; e o tabagismo – os estudos têm mostrado que as placas de gordura nas artérias (aterosclerose) começam muito cedo. A estimativa é a de que, aos 20 anos, cerca de 20% das pessoas estarão afetadas de alguma forma. Assim, os eventos finais deste processo, infarto do miocárdio e derrame cerebral, são as maiores causas de mortalidade. 2-O risco de aterosclerose coronariana aumenta, significativamente, em pessoas com níveis de colesterol total e LDL colesterol (colesterol "ruim") acima dos patamares da normalidade. Para o colesterol HDL (colesterol "bom"), a relação é inversa: quanto mais elevado seu valor, menor o risco. 3-Níveis de colesterol HDL maiores do que 60 mg/dL caracterizam um fator protetor. Já os níveis de triglicérides maiores do que 150 mg/dL elevam o risco de doença aterosclerótica coronariana (obstrução das artérias do coração por placas de gordura). 4-Algumas formas de dislipidemia, como a elevação excessiva dos triglicerídeos, também podem predispor à pancreatite aguda (inflamação aguda do pâncreas). 5-Existem as dislipidemias primárias e as secundárias. As primárias são de causa genética. 6-As dislipidemias secundárias podem ser provenientes de outros quadros patológicos,
  • 44. como o diabetes, hipotireoidismo e insuficiência renal crônica, mas também podem ser originadas por medicamentos: diuréticos, betabloqueadores e corticosteróides. Outras situações como o alcoolismo e uso de altas doses de anabolizantes também poderão ocasionar as dislipidemias secundárias. 7-O diagnóstico das dislipidemias é feito, laboratorialmente, medindo-se os níveis plasmáticos de colesterol total, LDL, HDL e triglicerídeos. É necessário um jejum de 12 até 14 horas para realizar o exame. 8-A obesidade tem influência significativa no metabolismo das gorduras e deve ser encarada como importante fator na sua interpretação e tratamento. 9-Pessoas com diabetes tipo 2 têm maior prevalência de alterações do metabolismo dos lipídios. Assim, o tratamento da dislipidemia nesses pacientes pode reduzir a incidência de eventos coronários fatais, entre outras manifestações de morbimortalidade cardiovascular. Em geral, todo diabético deve tomar uma medicação para combater o colesterol, chamada de vastatina. 10-Uma dieta hipocalórica, pobre em gorduras saturadas e colesterol, é fundamental para o tratamento da dislipidemia. A atividade física moderada, realizada durante 30 minutos, pelo menos quatro vezes por semana, auxilia na perda de peso e na redução dos níveis de colesterol e triglicérides. Mesmo assim, em grande parte dos casos, será necessário a administração de medicamentos. Fonte: SBEM-Sociedade Brasileira de Endocrinologia e Metabologia. Postado por Daniela Kronbauer – Nutricionista http://nutricionistadani.blogspot.com/2010/06/colesterol-e-suas-fracoes.htm
  • 45. Texto Complementar Esteroides Anabolizantes Existe um grupo de hormônios derivados da testosterona, os esteroides anabolizantes, que promovem crescimento e divisão das células, resultando no desenvolvimento de tecidos, principalmente o muscular. Esses hormônios são naturalmente encontrados no organismo, porém formas sintéticas foram desenvolvidas com a finalidade médica visando a reposição de testosterona em quem produz em déficit. Os anabolizantes, por causarem hipertrofia dos músculos, tem sido utilizados por pessoas que desejam aumentar sua força, resistência e massa muscular. É muito importante salientar que o uso desse tipo de substância pode trazer efeitos colaterais, como o surgimento de acne, problemas no fígado, elevação da pressão arterial, elevação dos níveis de LDL e redução do HDL, e, no caso das mulheres, também o crescimento de pelos na face e problemas no ciclo menstrual. Se utilizar em excesso, esse tipo de substância pode levar o indivíduo à morte. Por Sônia Lopes BIO – Volume Único Proteínas As proteínas são as moléculas orgânicas mais abundantes e importantes nas células e perfazem 50% ou mais de seu peso seco. São encontradas em todas as partes de todas as células, uma vez que são fundamentais sob todos os aspectos da estrutura e função celulares. Existem muitas espécies diferentes de proteínas, cada uma especializada para uma função biológica diversa. Além disso, a maior parte da informação genética é expressa pelas proteínas. São formadas essencialmente por carbono (C), oxigênio (O), nitrogênio (N) e Hidrogênio (H), mas podem apresentar enxofre (S). Pertencem à classe dos peptídeos, pois são formadas por aminoácidos ligados entre si por ligações peptídicas. Uma ligação peptídica é a união do grupo amino (-NH2) de um aminoácido com o grupo carboxila (-COOH) de outro aminoácido, através da formação de uma amida. Função Elas exercem funções diversas, como:  Elementos estruturais (colágeno);  Armazenamento(ferritina);  Veículos de transporte (hemoglobina);  Hormônios (insulina);  Anti-infecciosas (imunoglobulina);
  • 46. Enzimáticas (lipases);  Nutricional (caseína). Devido as proteínas exercerem uma grande variedade de funções na célula, estas podem ser divididas em dois grandes grupos:  Dinâmicas - Transporte, defesa, catálise de reações, controle do metabolismo e contração.  Estruturais - Proteínas como o colágeno e elastina, por exemplo, que promovem a sustentação estrutural da célula e dos tecidos. Aminoácidos As proteínas exibem uma característica comum a muitas outras substâncias orgânicas: são polímeros, ou seja, moléculas formadas pela união de moléculas menores, que se sucedem de forma repetitiva ao longo da sua estrutura. Essas unidades menores, cuja reunião forma as moléculas das proteínas, são os aminoácidos. Diferente dos açúcares e das gorduras, formados basicamente por átomos de carbono, de hidrogênio e de oxigênio, todos os aminoácidos possuem átomos de nitrogênio nas suas moléculas. Podemos observar, nos aminoácidos, a coexistência de dois radicais importantes: um grupamento amina (NH2) e um grupamento carboxila (COOH). Como o grupamento carboxila caracteriza um conjunto de substâncias chamadas ácidos carboxílicos, a molécula recebe a designação de aminoácido. Cada aminoácido apresenta um radical que varia de uma molécula para outra. Na natureza, existem 20 aminoácidos diferentes, e eles se distinguem entre si por um radical R. Segue abaixo a Tabela com os 20 aminoácidos que podem participar da formação de proteínas: Valina Desempenham funções importantes no aumento das proteínas e atuam como fonte de energia durante os Leucina exercícios. Isoleucina Aminoácido importante que atua como fonte de energia Alanina para o fígado. É um aminoácido necessário para manter as funções Arginina normais das vias sanguíneas e da resposta imunológica contra infecções. Aminoácido necessário para manter as funções Glutamina normais do trato intestinal e dos músculos, bem como da defesa imunológica. Aminoácido essencial representativo e tende a ser Lisina insuficiente em dietas concentradas em trigo e arroz. Presente em grandes quantidades no aspargo. É uma Ácido aspártico fonte de energia de rápida atuação.
  • 47. Presente em grandes quantidades no trigo e soja. É Ácido glutâmico uma fonte de energia de rápida atuação. Principal componente do “colágeno”, que constitui a Prolina pele e outros tecidos. Atua como fonte de energia de rápida atuação. Cisteína Sua deficiência é comum em crianças. Aminoácido essencial usado para suplementação de Treonina proteínas de cereais. Aminoácido essencial que é usado para produzir Metionina diversas substâncias necessárias à nutrição, à resposta imunológica e à defesa contra agressões. Aminoácido essencial usado para produzir histamina e Histidina outros componentes. Aminoácido essencial usado para produzir diversos Fenilalanina aminoácidos úteis. Usado para produzir diversos aminoácidos úteis e é Tirosina chamado aminoácido aromático, junto com a fenilalanina e o triptofano. Aminoácido essencial usado para produzir diversos Triptofano aminoácidos úteis. Aminoácido localizado próximo ao ciclo do Ácido Asparagina Tricarboxílico (local de geração de energia) junto com o ácido aspártico. Usado para produção da glutationa e porfirina, um Glicina componente da hemoglobina. Serina Usado para produção de fosfolipídios e ácido glicérico. Os animais podem produzir alguns aminoácidos a partir de açúcares, pela transferência, para eles, do grupamento NH2 obtido das proteínas da dieta. Dos 20 aminoácidos encontrados na natureza, alguns não são sintetizados pelos animais, e devem ser obtidos na alimentação. Eles são chamados aminoácidos essenciais. Os demais aminoácidos podem ser produzidos a partir dos essenciais. São aminoácidos naturais. Chamamos de aminoácidos naturais aqueles que podem ser produzidos a partir dos essenciais. A relação dos aminoácidos essenciais varia de uma espécie animal para outra. Para a espécie humana, por exemplo, dos 20 aminoácidos, 8 são essenciais e 12 são naturais. Quando as proteínas de um alimento são ricas em aminoácidos essenciais, dizemos se tratar de um alimento de alto valor biológico. Caso as suas proteínas sejam pobres em aminoácidos essenciais, é um alimento de baixo valor biológico. Ligação Peptídica Do mesmo modo que em um trem cada vagão está engatado ao seguinte, em uma proteína cada aminoácido está ligado a outro por uma ligação peptídica. Por meio dessa ligação, o grupo amina de um aminoácido une-se ao grupo carboxila do outro, havendo a liberação de uma molécula de água. Os dois aminoácidos unidos formam um dipeptídio.
  • 48. A ligação de um terceiro aminoácido ao dipeptídeo origina um tripeptídeo que então, contém duas ligações peptídicas. Se um quarto aminoácido se ligar aos três anteriores, teremos um tetrapeptídeo, com três ligações peptídicas. Com o aumento do número de aminoácidos na cadeia, forma-se um polipetídio, denominação utilizada até o número de 70 aminoácidos. A partir desse número considera-se que o composto formado é uma proteína.
  • 49. Estrutura de uma Proteína A estrutura primária de uma proteína corresponde à sequência de aminoácidos que é determinada geneticamente.
  • 50. Veja abaixo o exemplo da Hemoglobina: Enzima As enzimas são proteínas especializadas em catalisar reações biológicas, ou seja aumentam a velocidade de uma reação química sem interferir no processo. Elas estão associadas a biomoléculas, devido as suas extraordinária especificidade e poder catalítico.
  • 51. Ácidos Nucleicos Os ácidos nucleicos são as substâncias responsáveis pela transmissão da herança biológica: as moléculas que regem a atividade da matéria viva, tanto no espaço (coordenando e dirigindo a química celular por meio da síntese de proteínas) como no tempo (transmitindo os caracteres biológicos de uma geração a outra, nos processos reprodutivos). DNA - Ácido desoxirribonucléico é formado pela pentose desoxirribose, o ácido fosfórico e as bases citosina, timina, adenina e guanina. É a substância responsável pela herança biológica de todos os seres vivos, à exceção de muitos vírus, nos quais esse papel é representado pelo RNA. RNA - Ácido ribonucléico é constituído pela pentose ribose, o ácido fosfórico e as bases citosina, uracila (esta ausente do DNA), adenina e guanina. Compõe-se de uma só cadeia helicoidal e apresenta três classes, cada uma das quais cumpre uma função específica na célula: o chamado RNA mensageiro (RNAm), sintetizado pela ação de diversas enzimas a partir de um filamento de DNA que lhe serve de guia, no processo conhecido como transcrição; o RNA ribossômico, componente essencial, junto com as proteínas, dos orgânulos celulares chamados ribossomas; e o RNA transportador, que translada os diversos aminoácidos (unidades estruturais das proteínas) até onde se está sintetizando uma molécula protéica, sob a direção de um RNAm, e os insere no ponto exato para obter a seqüência exata, no processo denominado tradução. Bases PúricasAdeninaAdeninaGuaninaGuaninaBases PirimídicasCitosinaCitosinaTiminaUracilaPentoseDesoxirriboseRibose
  • 52. Representação do DNA e RNA 3. Bioenergética – Metabolismo Energético Para entender o metabolismo energético das células, é necessário que algumas ideias sobre ATP e energia estejam bastante claras. Sem uma compreensão básica do funcionamento da molécula ATP, o aprendizado acerca de processos como respiração celular, fotossíntese e fermentação ficará bastante precário. Antes de falarmos de ATP e energia, recapitulemos alguns conceitos oriundos da química. Sabemos que nas reações químicas há uma interação entre moléculas que reagem entre si se transformando em moléculas diferentes denominadas “produtos”. Produto é tudo aquilo produzido em um determinado processo. Neste caso, moléculas reagentes produzem outras moléculas. Acontece que em determinadas reações químicas essa produção de moléculas diferentes só ocorre se houver um recebimento de energia. Tais reações são chamadas de endergônicas ou endotérmicas. Isso significa que as moléculas reagentes tem menos energia do que o produto final da reação química. Dois exemplos de processos endergônicos são a fotossíntese e a quimiossíntese. Existem outras reações em que ocorrem justamente ao contrário, há uma liberação de energia por parte dos reagentes. Tais reações são chamadas de exergônicas ou exotérmicas. Nesse caso, as moléculas reagentes possuem mais energia do que o produto e faz-se necessário liberar parte da energia na forma de calor para que a reação ocorra. Dois exemplos disso são a respiração e a fermentação. Além de parte da energia de uma reação exotérmica ser liberada na forma de calor, uma outra parte liberada é reservada para a realização de reações endotérmicas. A molécula que guarda essa reserva de energia que sobrou numa reação exotérmica pra
  • 53. ser utilizada depois numa reação endotérmica é justamente a molécula chamada ATP! É o ATP que por meio de um acoplamento de reações vai reaproveitar a energia que sobrou numa reação e fornecê-la para outra reação. É comum dizer que o ATP é uma espécie de “moeda energética” da célula que é utilizada sempre que necessário. Em termos de estrutura, basicamente o ATP é um nucleotídeo. (compostos químicos que possuem grande quantidade de energia e que ajudam nos processos metabólicos). Se você já estudou um pouquinho acerca da estrutura do DNA, já deve ter ouvido falar sobre os nucleotídeos. Esses compostos são formados por uma base nitrogenada, uma pentose e um grupo fosfato. Base nitrogenada é um composto químico que contém nitrogênio; Pentose é uma molécula de açúcar que contém cinco átomos de carbono; Fosfato é um grupo de átomos formado por um átomo de fósforo e quatro átomos de oxigênio. No caso do ATP, a sua base nitrogenada é a adenina, a molécula de açúcar é a ribose e seu grupo fosfato é formado por três moléculas de ácido fosfórico (H3PO4). Somando apenas a adenina mais a ribose temos um composto chamado adenosina. Ligando uma molécula apenas de ácido fosfórico à adenosina, temos AMP (adenosina monofosfato). Se ligarmos duas moléculas de ácido fosfórico à adenosina, formamos a ADP (adenosina difosfato). E finalmente, ligando três moléculas de ácido fosfórico à adenosina formamos o ATP (trifosfato de adenosina ou adenosina trifosfato).
  • 54. É na transformação de ADP em ATP e vice-versa que está o entendimento. São nessas ligações-fosfato que ficam armazenadas grande parte da energia liberada nas reações exotérmicas. O ADP que possui apenas duas moléculas de ácido fosfórico absorve a energia que sobrou da reação se ligando a mais uma molécula de ácido fosfórico se tornando então um ATP. A reação exotérmica transforma o ADP em ATP. Depois, essa molécula de ácido fosfórico pode se desprender por hidrólise (quebra da ligação por meio de uma molécula de água) liberando a energia que havia sido absorvida e transformando o ATP novamente em ADP. São conhecidas duas formas de produção de ATP. A primeira é a fosforilação oxidativa que é produzida nas mitocôndrias pela respiração celular. E a outra forma é a fotofosforilação que ocorre nos cloroplastos no momento da fotossíntese. Transportadores de Hidrogênio: NAD+, NADP+ e FAD Os nucleotídeos NAD, NADP, FAD agem em processos essenciais da célula, bem como a respiração e a fotossíntese. NAD – nicotina-adenina-dinucleotídeo, é uma coenzima que atua no processo de