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Todas as células humanas têm as mesmas organelas?

Todas as células humanas têm as mesmas organelas?



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Eu sei que nem todas as células humanas têm núcleos (os eritrócitos ejetam os seus antes de estarem totalmente maduros), mas todas as células humanas têm todas as outras organelas? Os dois que mais me preocupam são o aparelho de Golgi e os lisossomos.


Eu acredito que sim.

Aqui está mais para ler sobre: ​​https://bscb.org/learning-resources/softcell-e-learning/golgi-apparatus/ "é encontrado em todas as células vegetais e animais"

e a explicação do porquê https://sciencing.com/would-did-not-golgi-bodies-8657737.html

Não sou especialista nisso, mas também estava procurando, acredito que esteja certo.


O corpo humano possui cerca de 37 trilhões de células, compreendendo 200 tipos diferentes. Cada célula tem estruturas responsáveis ​​pela produção de 100.000 & # 8217s de diferentes proteínas de 20 tipos de aminoácidos. Apesar disso, o código para produzir todas essas células e muito mais está armazenado no DNA de (quase) todas as células, e todas as células vêm da mesma célula.

Cada um dos 200 tipos diferentes de células tem uma função única, mas a maioria produz proteínas que realizam muitas das funções corporais de uma determinada pessoa.

  • Os humanos têm cerca de 37,2 trilhões de células. [1]
  • Existem 200 tipos diferentes de células. Dentro dessas células, existem cerca de 20 tipos diferentes de estruturas ou organelas (órgãos dentro de uma célula). Cada organela desempenha uma função diferente. [1]
  • Durante a vida de um ser humano, muitas células se substituirão a cada 7 15 anos, mas nem todas as células o fazem. Alguns se substituem a cada poucos dias ou semanas, outros nunca se substituem.

GORJETA: Consulte uma lista de diferentes tipos de células no corpo humano adulto para obter mais informações sobre os tipos de células e funções.


Tipos de células eucarióticas

Os quatro tipos de células eucarióticas são células animais, células vegetais, células fúngicas e protistas.

Células Animais

As células animais são os blocos básicos de construção de todos os animais, incluindo pássaros, peixes, répteis, mamíferos e anfíbios. Como as células eucarióticas, elas contêm organelas ligadas à membrana (como núcleo, mitocôndria, aparelho de Golgi e retículo endoplasmático) e são circundadas por uma membrana plasmática.

Células de plantas

As plantas são constituídas por células vegetais. As células vegetais contêm muitas das organelas comuns a todos os eucariotos, mas contêm estruturas adicionais que não são encontradas nas células animais. Por exemplo, as células vegetais são circundadas por uma estrutura resistente à base de celulose chamada parede celular. Eles também contêm organelas chamadas cloroplastos, que são o local da fotossíntese e permitem que as células vegetais produzam carboidratos a partir do dióxido de carbono, água e energia luminosa.

Células Fungi

Células Protistas

Protistas são um grupo altamente diverso de organismos, e o reino Protista é composto por todos os eucariotos que não são animais, plantas ou fungos. As células protistas contêm todas as organelas ligadas à membrana encontradas nas células animais e alguns tipos também contêm cloroplastos. Eles também podem ter uma parede celular feita de celulose.


Conteúdo

As células são de dois tipos: eucarióticas, que contêm um núcleo, e procarióticas, que não contêm. Os procariotos são organismos unicelulares, enquanto os eucariotos podem ser unicelulares ou multicelulares.

Células procarióticas

Os procariotos incluem bactérias e arquéias, dois dos três domínios da vida. As células procarióticas foram a primeira forma de vida na Terra, caracterizada por ter processos biológicos vitais, incluindo a sinalização celular. Eles são mais simples e menores do que as células eucarióticas e não têm um núcleo e outras organelas ligadas à membrana. O DNA de uma célula procariótica consiste em um único cromossomo circular que está em contato direto com o citoplasma. A região nuclear do citoplasma é chamada de nucleóide. A maioria dos procariotos é o menor de todos os organismos, variando de 0,5 a 2,0 μm de diâmetro. [13]

Uma célula procariótica possui três regiões:

  • Envolvendo a célula está o envelope celular - geralmente consistindo de uma membrana plasmática coberta por uma parede celular que, para algumas bactérias, pode ser ainda coberta por uma terceira camada chamada cápsula. Embora a maioria dos procariontes tenham uma membrana celular e uma parede celular, há exceções, como Mycoplasma (bactérias) e Thermoplasma (archaea) que possuem apenas a camada de membrana celular. O envelope dá rigidez à célula e separa o interior da célula de seu ambiente, servindo como filtro protetor. A parede celular consiste em peptidoglicano em bactérias e atua como uma barreira adicional contra forças externas. Também evita que a célula se expanda e rompa (citólise) por pressão osmótica devido a um ambiente hipotônico. Algumas células eucarióticas (células vegetais e células fúngicas) também possuem uma parede celular.
  • Dentro da célula está a região citoplasmática que contém o genoma (DNA), ribossomos e vários tipos de inclusões. [4] O material genético é encontrado livremente no citoplasma. Os procariotos podem carregar elementos extracromossômicos de DNA chamados plasmídeos, que geralmente são circulares. Plasmídeos bacterianos lineares foram identificados em várias espécies de bactérias espiroquetas, incluindo membros do gênero Borrelia notavelmente Borrelia burgdorferi, que causa a doença de Lyme. [14] Embora não formando um núcleo, o DNA está condensado em um nucleóide. Os plasmídeos codificam genes adicionais, como genes de resistência a antibióticos.
  • Do lado de fora, flagelos e pili se projetam da superfície da célula. São estruturas (não presentes em todos os procariontes) feitas de proteínas que facilitam o movimento e a comunicação entre as células.

Células eucarióticas

Plantas, animais, fungos, fungos viscosos, protozoários e algas são todos eucarióticos. Essas células são cerca de quinze vezes mais largas do que um procarioto típico e podem ser até mil vezes maiores em volume. A principal característica distintiva dos eucariotos em comparação com os procariontes é a compartimentação: a presença de organelas ligadas à membrana (compartimentos) nas quais atividades específicas ocorrem. O mais importante entre eles é o núcleo da célula, [4] uma organela que abriga o DNA da célula. Este núcleo dá ao eucarioto seu nome, que significa "kernel verdadeiro (núcleo)". Outras diferenças incluem:

  • A membrana plasmática se assemelha à dos procariotos em função, com pequenas diferenças na configuração. As paredes celulares podem ou não estar presentes.
  • O DNA eucariótico é organizado em uma ou mais moléculas lineares, chamadas cromossomos, que estão associadas a proteínas histonas. Todo o DNA cromossômico é armazenado no núcleo da célula, separado do citoplasma por uma membrana. [4] Algumas organelas eucarióticas, como as mitocôndrias, também contêm algum DNA.
  • Muitas células eucarióticas são ciliadas com cílios primários. Cílios primários desempenham papéis importantes na quimiossensação, mecanossensação e termossensação. Cada cílio pode, portanto, ser "visto como uma antena celular sensorial que coordena um grande número de vias de sinalização celular, às vezes acoplando a sinalização à motilidade ciliar ou, alternativamente, à divisão e diferenciação celular". [15]
  • Os eucariotos móveis podem se mover usando cílios móveis ou flagelos. As células móveis estão ausentes em coníferas e plantas com flores. [16] Os flagelos eucarióticos são mais complexos do que os procariontes. [17]

Todas as células, sejam procarióticas ou eucarióticas, têm uma membrana que envolve a célula, regula o que se move para dentro e para fora (seletivamente permeável) e mantém o potencial elétrico da célula. Dentro da membrana, o citoplasma ocupa a maior parte do volume da célula. Todas as células (exceto os glóbulos vermelhos que carecem de um núcleo celular e a maioria das organelas para acomodar o espaço máximo para a hemoglobina) possuem DNA, o material hereditário dos genes, e RNA, contendo as informações necessárias para construir várias proteínas, como enzimas, a maquinaria primária da célula . Existem também outros tipos de biomoléculas nas células. Este artigo lista esses componentes celulares primários e, em seguida, descreve brevemente sua função.

Membrana

A membrana celular, ou membrana plasmática, é uma membrana biológica que envolve o citoplasma de uma célula. Em animais, a membrana plasmática é o limite externo da célula, enquanto em plantas e procariotos é geralmente coberta por uma parede celular. Esta membrana serve para separar e proteger uma célula do ambiente circundante e é feita principalmente de uma camada dupla de fosfolipídios, que são anfifílicos (parcialmente hidrofóbicos e parcialmente hidrofílicos). Conseqüentemente, a camada é chamada de bicamada fosfolipídica ou, às vezes, membrana de mosaico fluido. Embutida nessa membrana está uma estrutura macromolecular chamada porossomo, o portal secretor universal nas células e uma variedade de moléculas de proteína que atuam como canais e bombas que movem diferentes moléculas para dentro e para fora da célula. [4] A membrana é semipermeável e seletivamente permeável, pois pode deixar uma substância (molécula ou íon) passar livremente, passar por uma extensão limitada ou não passar. As membranas da superfície celular também contêm proteínas receptoras que permitem que as células detectem moléculas de sinalização externas, como hormônios.

Citoesqueleto

O citoesqueleto atua para organizar e manter a forma da célula, ancora organelas no lugar, ajuda durante a endocitose, a captação de materiais externos por uma célula e a citocinese, a separação de células filhas após a divisão celular e move partes da célula em processos de crescimento e mobilidade . O citoesqueleto eucariótico é composto de microtúbulos, filamentos intermediários e microfilamentos. No citoesqueleto de um neurônio, os filamentos intermediários são conhecidos como neurofilamentos. Há um grande número de proteínas associadas a eles, cada uma controlando a estrutura de uma célula ao direcionar, agrupar e alinhar os filamentos. [4] O citoesqueleto procariótico é menos estudado, mas está envolvido na manutenção da forma celular, polaridade e citocinese. [19] A subunidade proteica dos microfilamentos é uma pequena proteína monomérica chamada actina. A subunidade dos microtúbulos é uma molécula dimérica chamada tubulina. Os filamentos intermediários são heteropolímeros cujas subunidades variam entre os tipos de células em diferentes tecidos. Mas algumas das proteínas de subunidade dos filamentos intermediários incluem vimentina, desmina, lamina (laminas A, B e C), queratina (múltiplas queratinas ácidas e básicas), proteínas de neurofilamento (NF – L, NF – M).

Material genético

Existem dois tipos diferentes de material genético: ácido desoxirribonucléico (DNA) e ácido ribonucléico (RNA). As células usam DNA para armazenamento de informações de longo prazo. A informação biológica contida em um organismo é codificada em sua sequência de DNA. [4] O RNA é usado para transporte de informação (por exemplo, mRNA) e funções enzimáticas (por exemplo, RNA ribossomal). Moléculas de RNA de transferência (tRNA) são usadas para adicionar aminoácidos durante a tradução de proteínas.

O material genético procariótico é organizado em um cromossomo bacteriano circular simples na região nucleóide do citoplasma. O material genético eucariótico é dividido em diferentes [4] moléculas lineares chamadas cromossomos dentro de um núcleo discreto, geralmente com material genético adicional em algumas organelas como mitocôndrias e cloroplastos (ver teoria endossimbiótica).

Uma célula humana possui material genético contido no núcleo da célula (o genoma nuclear) e na mitocôndria (o genoma mitocondrial). Em humanos, o genoma nuclear é dividido em 46 moléculas de DNA lineares chamadas cromossomos, incluindo 22 pares de cromossomos homólogos e um par de cromossomos sexuais. O genoma mitocondrial é uma molécula de DNA circular distinta do DNA nuclear. Embora o DNA mitocondrial seja muito pequeno em comparação com os cromossomos nucleares, [4] ele codifica 13 proteínas envolvidas na produção de energia mitocondrial e tRNAs específicos.

Material genético estranho (mais comumente DNA) também pode ser introduzido artificialmente na célula por um processo denominado transfecção. Isso pode ser transitório, se o DNA não estiver inserido no genoma da célula, ou estável, se estiver. Certos vírus também inserem seu material genético no genoma.

Organelas

Organelas são partes da célula adaptadas e / ou especializadas para realizar uma ou mais funções vitais, análogas aos órgãos do corpo humano (como o coração, pulmão e rim, com cada órgão desempenhando uma função diferente). [4] Ambas as células eucarióticas e procarióticas têm organelas, mas as organelas procarióticas são geralmente mais simples e não são ligadas à membrana.

Existem vários tipos de organelas em uma célula. Alguns (como o núcleo e o aparelho de golgi) são tipicamente solitários, enquanto outros (como mitocôndrias, cloroplastos, peroxissomos e lisossomas) podem ser numerosos (centenas a milhares). O citosol é o líquido gelatinoso que preenche a célula e envolve as organelas.

Eucariótica

  • Núcleo celular: Centro de informações de uma célula, o núcleo da célula é a organela mais conspícua encontrada em uma célula eucariótica. Abriga os cromossomos da célula e é o local onde ocorre quase toda a replicação do DNA e síntese (transcrição) do RNA. O núcleo é esférico e separado do citoplasma por uma membrana dupla chamada de envelope nuclear. O envelope nuclear isola e protege o DNA de uma célula de várias moléculas que podem danificar acidentalmente sua estrutura ou interferir em seu processamento. Durante o processamento, o DNA é transcrito ou copiado em um RNA especial, denominado RNA mensageiro (mRNA). Esse mRNA é então transportado para fora do núcleo, onde é traduzido em uma molécula de proteína específica. O nucléolo é uma região especializada dentro do núcleo onde as subunidades do ribossomo são montadas. Em procariotos, o processamento do DNA ocorre no citoplasma. [4]
  • Mitocôndrias e cloroplastos: gerar energia para a célula. As mitocôndrias são organelas autorreplicantes que ocorrem em vários números, formas e tamanhos no citoplasma de todas as células eucarióticas. [4] A respiração ocorre na mitocôndria celular, que gera a energia da célula por fosforilação oxidativa, usando oxigênio para liberar a energia armazenada nos nutrientes celulares (tipicamente pertencente à glicose) para gerar ATP. As mitocôndrias se multiplicam por fissão binária, como os procariontes. Os cloroplastos só podem ser encontrados em plantas e algas e capturam a energia do sol para produzir carboidratos por meio da fotossíntese.
  • Retículo endoplasmático: O retículo endoplasmático (RE) é uma rede de transporte de moléculas direcionadas para certas modificações e destinos específicos, em comparação com as moléculas que flutuam livremente no citoplasma. O ER tem duas formas: o ER rugoso, que possui ribossomos em sua superfície que secretam proteínas no ER, e o ER liso, que não tem ribossomos. [4] O RE suave desempenha um papel no sequestro e na liberação de cálcio.
  • Aparelho de Golgi: A principal função do aparelho de Golgi é processar e empacotar macromoléculas, como proteínas e lipídios, que são sintetizados pela célula.
  • Lisossomos e peroxissomos: Os lisossomos contêm enzimas digestivas (hidrolases ácidas). Eles digerem organelas em excesso ou gastas, partículas de alimentos e vírus ou bactérias engolfados. Os peroxissomos têm enzimas que livram a célula de peróxidos tóxicos. A célula não poderia abrigar essas enzimas destrutivas se elas não estivessem contidas em um sistema ligado à membrana. [4]
  • Centrossoma: o organizador do citoesqueleto: o centrossoma produz os microtúbulos de uma célula - um componente-chave do citoesqueleto. Ele direciona o transporte através do ER e do aparelho de Golgi. Os centrossomos são compostos por dois centríolos, que se separam durante a divisão celular e auxiliam na formação do fuso mitótico. Um único centrossoma está presente nas células animais. Eles também são encontrados em alguns fungos e células de algas.
  • Vacúolos: Os vacúolos sequestram os produtos residuais e, nas células das plantas, armazenam água. Eles são frequentemente descritos como espaços preenchidos com líquido e são cercados por uma membrana. Algumas células, principalmente Ameba, têm vacúolos contráteis, que podem bombear água para fora da célula se houver muita água. Os vacúolos das células vegetais e das células fúngicas são geralmente maiores do que os das células animais.

Eucariótica e procariótica

  • Ribossomos: O ribossomo é um grande complexo de moléculas de RNA e proteínas. [4] Cada um deles consiste em duas subunidades e atuam como uma linha de montagem onde o RNA do núcleo é usado para sintetizar proteínas a partir de aminoácidos. Os ribossomos podem ser encontrados flutuando livremente ou ligados a uma membrana (o retículo endoplasmático rugoso nos eucariotos ou a membrana celular nos procariotos). [20]

Muitas células também possuem estruturas que existem total ou parcialmente fora da membrana celular. Essas estruturas são notáveis ​​porque não são protegidas do ambiente externo pela membrana celular semipermeável. Para montar essas estruturas, seus componentes devem ser transportados através da membrana celular por processos de exportação.

Parede celular

Muitos tipos de células procarióticas e eucarióticas possuem uma parede celular. A parede celular atua protegendo a célula mecânica e quimicamente de seu ambiente, e é uma camada adicional de proteção à membrana celular. Diferentes tipos de células têm paredes celulares compostas de diferentes materiais as paredes celulares das plantas são feitas principalmente de celulose, as paredes das células dos fungos são feitas de quitina e as paredes das células das bactérias são feitas de peptidoglicano.

Procariota

Cápsula

Uma cápsula gelatinosa está presente em algumas bactérias fora da membrana celular e da parede celular. A cápsula pode ser polissacarídeo como em pneumococos, meningococos ou polipeptídeo como Bacillus anthracis ou ácido hialurônico como em estreptococos. As cápsulas não são marcadas por protocolos de coloração normais e podem ser detectadas por tinta da Índia ou azul de metila, o que permite maior contraste entre as células para observação. [21]: 87

Flagelos

Flagelos são organelas para mobilidade celular. O flagelo bacteriano se estende do citoplasma através da (s) membrana (s) celular (s) e se expande através da parede celular. Eles são apêndices longos e grossos em forma de fio, proteínas por natureza. Um tipo diferente de flagelo é encontrado em arquéias e um tipo diferente é encontrado em eucariotos.

Fimbriae

A fímbria (fímbrias plurais também conhecidas como pilus, pili plural) é um filamento curto, fino e semelhante a um cabelo encontrado na superfície das bactérias. Os fímbrios são formados por uma proteína chamada pilin (antigênica) e são responsáveis ​​pela fixação de bactérias a receptores específicos nas células humanas (adesão celular). Existem tipos especiais de pili envolvidos na conjugação bacteriana.

Replicação

A divisão celular envolve uma única célula (chamada de célula mãe) dividindo-se em duas células-filhas. Isso leva ao crescimento em organismos multicelulares (o crescimento do tecido) e à procriação (reprodução vegetativa) em organismos unicelulares. As células procarióticas se dividem por fissão binária, enquanto as células eucarióticas geralmente passam por um processo de divisão nuclear, denominado mitose, seguido pela divisão da célula, denominada citocinese. Uma célula diplóide também pode sofrer meiose para produzir células haplóides, geralmente quatro.As células haplóides atuam como gametas em organismos multicelulares, fundindo-se para formar novas células diplóides.

A replicação do DNA, ou o processo de duplicação do genoma de uma célula, [4] sempre ocorre quando uma célula se divide por mitose ou fissão binária. Isso ocorre durante a fase S do ciclo celular.

Na meiose, o DNA é replicado apenas uma vez, enquanto a célula se divide duas vezes. A replicação do DNA ocorre apenas antes da meiose I. A replicação do DNA não ocorre quando as células se dividem pela segunda vez, na meiose II. [22] A replicação, como todas as atividades celulares, requer proteínas especializadas para realizar o trabalho. [4]

Reparo de DNA

Em geral, as células de todos os organismos contêm sistemas enzimáticos que examinam seu DNA em busca de danos e realizam processos de reparo quando os danos são detectados. [23] Diversos processos de reparo evoluíram em organismos que variam de bactérias a humanos. A prevalência generalizada desses processos de reparo indica a importância de manter o DNA celular em um estado não danificado, a fim de evitar a morte celular ou erros de replicação devido a danos que poderiam levar à mutação. E. coli as bactérias são um exemplo bem estudado de um organismo celular com diversos processos de reparo de DNA bem definidos. Estes incluem: (1) reparo de excisão de nucleotídeo, (2) reparo de incompatibilidade de DNA, (3) junção de extremidade não homóloga de quebras de fita dupla, (4) reparo de recombinação e (5) reparo dependente de luz (fotoreativação).

Crescimento e metabolismo

Entre sucessivas divisões celulares, as células crescem por meio do funcionamento do metabolismo celular. O metabolismo celular é o processo pelo qual as células individuais processam as moléculas de nutrientes. O metabolismo tem duas divisões distintas: catabolismo, no qual a célula quebra moléculas complexas para produzir energia e poder redutor, e anabolismo, no qual a célula usa energia e poder redutor para construir moléculas complexas e realizar outras funções biológicas. Açúcares complexos consumidos pelo organismo podem ser decompostos em moléculas de açúcar mais simples, chamadas monossacarídeos, como a glicose. Uma vez dentro da célula, a glicose é quebrada para formar trifosfato de adenosina (ATP), [4] uma molécula que possui energia prontamente disponível, por meio de duas vias diferentes.

Síntese proteíca

As células são capazes de sintetizar novas proteínas, essenciais para a modulação e manutenção das atividades celulares. Este processo envolve a formação de novas moléculas de proteína a partir de blocos de construção de aminoácidos com base em informações codificadas em DNA / RNA. A síntese de proteínas geralmente consiste em duas etapas principais: transcrição e tradução.

A transcrição é o processo em que a informação genética no DNA é usada para produzir uma fita complementar de RNA. Esta fita de RNA é então processada para dar RNA mensageiro (mRNA), que é livre para migrar através da célula. As moléculas de mRNA ligam-se a complexos de proteína-RNA chamados ribossomos, localizados no citosol, onde são traduzidos em sequências polipeptídicas. O ribossomo medeia a formação de uma sequência polipeptídica com base na sequência de mRNA. A sequência de mRNA se relaciona diretamente com a sequência de polipeptídeo por ligação a moléculas adaptadoras de RNA de transferência (tRNA) em bolsas de ligação dentro do ribossomo. O novo polipeptídeo então se dobra em uma molécula de proteína tridimensional funcional.

Motilidade

Organismos unicelulares podem se mover para encontrar comida ou escapar de predadores. Os mecanismos comuns de movimento incluem flagelos e cílios.

Em organismos multicelulares, as células podem se mover durante processos como a cicatrização de feridas, a resposta imune e a metástase do câncer. Por exemplo, na cicatrização de feridas em animais, os glóbulos brancos se movem para o local da ferida para matar os microorganismos que causam a infecção. A motilidade celular envolve muitos receptores, reticulação, agrupamento, ligação, adesão, motor e outras proteínas. [24] O processo é dividido em três etapas - protrusão da borda dianteira da célula, adesão da borda dianteira e desadesão no corpo celular e posterior e contração do citoesqueleto para puxar a célula para frente. Cada etapa é impulsionada por forças físicas geradas por segmentos únicos do citoesqueleto. [25] [26]

Navegação, controle e comunicação

Em agosto de 2020, os cientistas descreveram uma forma como as células - em particular as células de um bolor limoso e células derivadas do câncer de pâncreas de camundongo - são capazes de navegar com eficiência através de um corpo e identificar as melhores rotas através de labirintos complexos: gerando gradientes após quebrar quimioatraentes difusos que permitir que eles detectem as próximas junções do labirinto antes de alcançá-los, inclusive nos cantos. [27] [28] [29]


ORGANELAS

Organelas são uma característica comum das células eucarióticas. Uma ampla variedade de organelas diferentes evoluiu ao longo de milhões de anos para desempenhar várias funções dentro das células. Alguns estão espalhados pela maior parte do domínio Eukaryota. Outros são menos comuns e encontrados apenas em um ou dois grupos de eucariotos.

Organelas importantes incluem o núcleo, mitocôndrias, cloroplastos e o retículo endoplasmático. As mitocôndrias estão envolvidas no processo de respiração celular, onde o açúcar é decomposto e convertido em energia celular.

Os cloroplastos são encontrados nas células de plantas e outros organismos fotossintéticos. Dentro dos cloroplastos é onde as células vegetais são capazes de usar a energia do sol para criar açúcares a partir do dióxido de carbono e da água.

O retículo endoplasmático é uma rede de membranas que se ligam à membrana do núcleo. O retículo endoplasmático está envolvido em muitas tarefas importantes, como a produção de proteínas e a quebra de gorduras e carboidratos.

Para obter mais informações sobre células, verifique estas páginas em nosso site:
Células | Células eucarióticas | Células procarióticas | Células animais | Células de plantas


Temas e conceitos de biologia

Biologia é a ciência que estuda a vida. O que exatamente é vida? Pode parecer uma pergunta boba com uma resposta óbvia, mas não é fácil definir a vida. Por exemplo, um ramo da biologia chamado vírus de estudos de virologia, que exibe algumas das características de entidades vivas, mas carece de outras. Acontece que, embora os vírus possam atacar organismos vivos, causar doenças e até mesmo se reproduzir, eles não atendem aos critérios que os biólogos usam para definir a vida.

Desde o início, a biologia lutou com quatro questões: Quais são as propriedades compartilhadas que tornam algo “vivo”? Como funcionam essas várias coisas vivas? Diante da notável diversidade da vida, como organizamos os diferentes tipos de organismos para melhor entendê-los? E, finalmente - o que os biólogos procuram entender - como essa diversidade surgiu e como continua? À medida que novos organismos são descobertos todos os dias, os biólogos continuam buscando respostas para essas e outras perguntas.

Propriedades da Vida

Todos os grupos de organismos vivos compartilham várias características ou funções principais: ordem, sensibilidade ou resposta a estímulos, reprodução, adaptação, crescimento e desenvolvimento, regulação, homeostase e processamento de energia. Quando vistas juntas, essas oito características servem para definir a vida.

Pedido

Os organismos são estruturas altamente organizadas que consistem em uma ou mais células. Mesmo organismos unicelulares muito simples são notavelmente complexos. Dentro de cada célula, os átomos formam moléculas. Estes, por sua vez, constituem componentes celulares ou organelas. Os organismos multicelulares, que podem consistir em milhões de células individuais, têm uma vantagem sobre os organismos unicelulares, pois suas células podem ser especializadas para desempenhar funções específicas e até mesmo sacrificadas em certas situações para o bem do organismo como um todo. Como essas células especializadas se juntam para formar órgãos como o coração, pulmão ou pele em organismos como o sapo mostrado em [link], será discutido mais tarde.

Sensibilidade ou Resposta a Estímulos

Os organismos respondem a diversos estímulos. Por exemplo, as plantas podem se curvar em direção a uma fonte de luz ou responder ao toque ([link]). Até mesmo bactérias minúsculas podem mover-se para perto ou para longe de produtos químicos (um processo chamado quimiotaxia) ou da luz (fototaxia). O movimento em direção a um estímulo é considerado uma resposta positiva, enquanto o movimento para longe de um estímulo é considerado uma resposta negativa.

Assista a este vídeo para ver como a planta sensível responde a um estímulo de toque.

Reprodução

Os organismos unicelulares se reproduzem primeiro duplicando seu DNA, que é o material genético, e depois dividindo-o igualmente, à medida que a célula se prepara para se dividir para formar duas novas células. Muitos organismos multicelulares (aqueles compostos por mais de uma célula) produzem células reprodutivas especializadas que formarão novos indivíduos. Quando ocorre a reprodução, o DNA contendo genes é passado para a prole de um organismo. Esses genes são a razão pela qual a prole pertencerá à mesma espécie e terá características semelhantes às do progenitor, como cor do pelo e tipo sanguíneo.

Adaptação

Todos os organismos vivos apresentam uma “adaptação” ao seu ambiente. Os biólogos se referem a esse ajuste como adaptação e é uma consequência da evolução por seleção natural, que opera em todas as linhagens de organismos reprodutores. Os exemplos de adaptações são diversos e únicos, desde Archaea resistentes ao calor que vivem em fontes termais ferventes até o comprimento da língua de uma mariposa que se alimenta de néctar que corresponde ao tamanho da flor da qual se alimenta. Todas as adaptações aumentam o potencial reprodutivo do indivíduo que as exibe, incluindo sua capacidade de sobreviver para se reproduzir. As adaptações não são constantes. À medida que um ambiente muda, a seleção natural faz com que as características dos indivíduos em uma população acompanhem essas mudanças.

Crescimento e desenvolvimento

Os organismos crescem e se desenvolvem de acordo com instruções específicas codificadas por seus genes. Esses genes fornecem instruções que irão direcionar o crescimento e o desenvolvimento celular, garantindo que os filhotes de uma espécie ([link]) cresçam para exibir muitas das mesmas características de seus pais.

Regulamento

Mesmo os menores organismos são complexos e requerem múltiplos mecanismos regulatórios para coordenar as funções internas, como o transporte de nutrientes, a resposta a estímulos e o enfrentamento de estresses ambientais. Por exemplo, sistemas orgânicos, como o digestivo ou circulatório, desempenham funções específicas, como transportar oxigênio por todo o corpo, remover resíduos, fornecer nutrientes a todas as células e resfriar o corpo.

Homeostase

Para funcionar corretamente, as células requerem condições adequadas, como temperatura, pH e concentrações adequadas de diversos produtos químicos. Essas condições podem, no entanto, mudar de um momento para o outro. Os organismos são capazes de manter as condições internas dentro de uma faixa estreita quase constantemente, apesar das mudanças ambientais, por meio de um processo denominado homeostase ou “estado estacionário” - a habilidade de um organismo de manter constantes condições internas. Por exemplo, muitos organismos regulam sua temperatura corporal em um processo conhecido como termorregulação. Organismos que vivem em climas frios, como o urso polar ([link]), têm estruturas corporais que os ajudam a suportar baixas temperaturas e conservar o calor corporal. Em climas quentes, os organismos possuem métodos (como a transpiração em humanos ou respiração ofegante em cães) que os ajudam a liberar o excesso de calor corporal.

Processamento de Energia

Todos os organismos (como o condor da Califórnia mostrado em [link]) usam uma fonte de energia para suas atividades metabólicas. Alguns organismos captam energia do Sol e a convertem em energia química nos alimentos, outros usam energia química de moléculas que absorvem.

Níveis de organização das coisas vivas

Os seres vivos são altamente organizados e estruturados, seguindo uma hierarquia em uma escala de pequeno a grande. o átomo é a menor e mais fundamental unidade da matéria. Consiste em um núcleo rodeado por elétrons. Os átomos formam moléculas. UMA molécula é uma estrutura química que consiste em pelo menos dois átomos mantidos juntos por uma ligação química. Muitas moléculas que são biologicamente importantes são macro moléculas, moléculas grandes que são normalmente formadas pela combinação de unidades menores chamadas monômeros. Um exemplo de macromolécula é o ácido desoxirribonucléico (DNA) ([link]), que contém as instruções para o funcionamento do organismo que o contém.

Para ver uma animação desta molécula de DNA, clique aqui.

Algumas células contêm agregados de macromoléculas rodeadas por membranas que são chamadas organelas. Organelas são pequenas estruturas que existem dentro das células e desempenham funções especializadas. Todas as coisas vivas são feitas de células que célula em si é a menor unidade fundamental de estrutura e função nos organismos vivos. (Esse requisito é o motivo pelo qual os vírus não são considerados vivos: eles não são feitos de células. Para fazer novos vírus, eles precisam invadir e sequestrar uma célula viva, só então podem obter os materiais de que precisam para se reproduzir.) Alguns organismos consistem em um célula única e outras são multicelulares. As células são classificadas como procarióticas ou eucarióticas. Procariontes são organismos unicelulares que não possuem organelas rodeadas por uma membrana e não têm núcleos rodeados por membranas nucleares em contraste, as células de eucariotos têm organelas e núcleos ligados à membrana.

Na maioria dos organismos multicelulares, as células se combinam para fazer lenços de papel, que são grupos de células semelhantes que desempenham a mesma função. Órgãos são coleções de tecidos agrupados com base em uma função comum. Os órgãos estão presentes não apenas nos animais, mas também nas plantas. Um sistema de órgãos é um nível superior de organização que consiste em órgãos funcionalmente relacionados. Por exemplo, os animais vertebrados têm muitos sistemas de órgãos, como o sistema circulatório que transporta o sangue por todo o corpo e de e para os pulmões, incluindo órgãos como o coração e os vasos sanguíneos. Organismos são entidades vivas individuais. Por exemplo, cada árvore em uma floresta é um organismo. Procariotos unicelulares e eucariotos unicelulares também são considerados organismos e são normalmente referidos como microrganismos.

Qual das seguintes afirmações é falsa?

  1. Os tecidos existem dentro de órgãos que existem dentro de sistemas orgânicos.
  2. Comunidades existem dentro de populações que existem dentro de ecossistemas.
  3. Organelas existem dentro das células que existem dentro dos tecidos.
  4. Comunidades existem dentro de ecossistemas que existem na biosfera.

Todos os indivíduos de uma espécie que vivem dentro de uma área específica são chamados coletivamente de população. Por exemplo, uma floresta pode incluir muitos pinheiros brancos. Todos estes pinheiros representam a população de pinheiros brancos desta floresta. Diferentes populações podem viver na mesma área específica. Por exemplo, a floresta com pinheiros inclui populações de plantas com flores e também insetos e populações microbianas. UMA comunidade é o conjunto de populações que habitam uma determinada área. Por exemplo, todas as árvores, flores, insetos e outras populações em uma floresta formam a comunidade da floresta. A própria floresta é um ecossistema. Um ecossistema consiste em todas as coisas vivas em uma determinada área junto com as partes abióticas, ou não vivas, desse ambiente, como o nitrogênio no solo ou na água da chuva. No nível mais alto da organização ([link]), o biosfera é a coleção de todos os ecossistemas e representa as zonas de vida na Terra. Inclui terra, água e partes da atmosfera.

A Diversidade da Vida

A ciência da biologia tem um escopo muito amplo porque existe uma enorme diversidade de vida na Terra. A fonte desta diversidade é evolução, o processo de mudança gradual durante o qual novas espécies surgem de espécies mais antigas. Os biólogos evolucionistas estudam a evolução dos seres vivos em tudo, desde o mundo microscópico aos ecossistemas.

No século 18, um cientista chamado Carl Linnaeus propôs pela primeira vez organizar as espécies conhecidas de organismos em uma taxonomia hierárquica. Nesse sistema, as espécies mais semelhantes entre si são reunidas em um agrupamento conhecido como gênero. Além disso, gêneros semelhantes (o plural de gênero) são colocados juntos dentro de uma família. Esse agrupamento continua até que todos os organismos sejam reunidos em grupos no nível mais alto. O sistema taxonômico atual passa a ter oito níveis em sua hierarquia, do mais baixo ao mais alto, são eles: espécie, gênero, família, ordem, classe, filo, reino, domínio. Assim, as espécies são agrupadas em gêneros, os gêneros são agrupados em famílias, as famílias são agrupadas em ordens e assim por diante ([link]).

O nível mais alto, domínio, é uma adição relativamente nova ao sistema desde a década de 1990. Os cientistas agora reconhecem três domínios da vida, o Eukarya, o Archaea e as Bactérias. O domínio Eukarya contém organismos que possuem células com núcleos. Inclui os reinos de fungos, plantas, animais e vários reinos de protistas. As Archaea são organismos unicelulares sem núcleo e incluem muitos extremófilos que vivem em ambientes hostis como fontes termais. As bactérias são outro grupo bastante diferente de organismos unicelulares sem núcleos ([link]). Tanto as Archaea quanto as Bactérias são procariontes, um nome informal para células sem núcleo. O reconhecimento, na década de 1990, de que certas “bactérias”, agora conhecidas como Archaea, eram tão diferentes genética e bioquimicamente de outras células bacterianas quanto de eucariotos, motivou a recomendação de dividir a vida em três domínios. Essa mudança dramática em nosso conhecimento da árvore da vida demonstra que as classificações não são permanentes e mudarão quando novas informações estiverem disponíveis.

Além do sistema taxonômico hierárquico, Linnaeus foi o primeiro a nomear organismos usando dois nomes exclusivos, agora chamado de sistema de nomenclatura binomial. Antes de Lineu, o uso de nomes comuns para se referir a organismos causava confusão porque havia diferenças regionais nesses nomes comuns. Os nomes binomiais consistem no nome do gênero (em maiúsculas) e no nome da espécie (todos em letras minúsculas). Ambos os nomes são colocados em itálico quando são impressos. Cada espécie recebe um binômio único, reconhecido em todo o mundo, de modo que um cientista em qualquer local pode saber a qual organismo está se referindo. Por exemplo, o gaio-azul da América do Norte é conhecido exclusivamente como Cyanocitta cristata. Nossa própria espécie é Homo sapiens.

Carl Woese e a árvore filogenética As relações evolutivas de várias formas de vida na Terra podem ser resumidas em uma árvore filogenética. UMA árvore filogenética é um diagrama que mostra as relações evolutivas entre as espécies biológicas com base em semelhanças e diferenças em características genéticas ou físicas, ou ambas. Uma árvore filogenética é composta de pontos de ramificação, ou nós, e ramificações. Os nós internos representam ancestrais e são pontos na evolução quando, com base em evidências científicas, acredita-se que um ancestral tenha divergido para formar duas novas espécies. O comprimento de cada ramo pode ser considerado como uma estimativa do tempo relativo.

No passado, os biólogos agrupavam os organismos vivos em cinco reinos: animais, plantas, fungos, protistas e bactérias.O trabalho pioneiro do microbiologista americano Carl Woese no início dos anos 1970 mostrou, no entanto, que a vida na Terra evoluiu ao longo de três linhagens, agora chamadas de domínios - Bactérias, Archaea e Eukarya. Woese propôs o domínio como um novo nível taxonômico e Archaea como um novo domínio, para refletir a nova árvore filogenética ([link]). Muitos organismos pertencentes ao domínio Archaea vivem em condições extremas e são chamados de extremófilos. Para construir sua árvore, Woese usou relações genéticas em vez de semelhanças baseadas na morfologia (forma). Vários genes foram usados ​​em estudos filogenéticos. A árvore de Woese foi construída a partir do sequenciamento comparativo dos genes que são universalmente distribuídos, encontrados em alguma forma ligeiramente alterada em cada organismo, conservados (o que significa que esses genes permaneceram apenas ligeiramente alterados ao longo da evolução) e de um comprimento apropriado.

Ramos do estudo biológico

O escopo da biologia é amplo e, portanto, contém muitos ramos e subdisciplinas. Os biólogos podem seguir uma dessas subdisciplinas e trabalhar em um campo mais focado. Por exemplo, a biologia molecular estuda processos biológicos em nível molecular, incluindo interações entre moléculas como DNA, RNA e proteínas, bem como a maneira como são reguladas. Microbiologia é o estudo da estrutura e função dos microrganismos. É um ramo bastante amplo e, dependendo do objeto de estudo, também existem fisiologistas microbianos, ecologistas e geneticistas, entre outros.

Outra área do estudo biológico, a neurobiologia, estuda a biologia do sistema nervoso e, embora seja considerada um ramo da biologia, também é reconhecida como um campo de estudo interdisciplinar conhecido como neurociência. Devido à sua natureza interdisciplinar, esta sub-disciplina estuda diferentes funções do sistema nervoso usando abordagens moleculares, celulares, de desenvolvimento, médicas e computacionais.

A paleontologia, outro ramo da biologia, usa fósseis para estudar a história da vida ([link]). Zoologia e botânica são o estudo de animais e plantas, respectivamente. Os biólogos também podem se especializar como biotecnologistas, ecologistas ou fisiologistas, para citar apenas algumas áreas. Os biotecnologistas aplicam o conhecimento da biologia para criar produtos úteis. Os ecologistas estudam as interações dos organismos em seus ambientes. Os fisiologistas estudam o funcionamento das células, tecidos e órgãos. Esta é apenas uma pequena amostra dos muitos campos que os biólogos podem exercer. De nossos próprios corpos ao mundo em que vivemos, as descobertas da biologia podem nos afetar de maneiras muito diretas e importantes. Dependemos dessas descobertas para nossa saúde, nossas fontes de alimento e os benefícios proporcionados por nosso ecossistema. Por isso, o conhecimento da biologia pode nos beneficiar na tomada de decisões em nosso dia-a-dia.

O desenvolvimento da tecnologia no século XX que continua até hoje, particularmente a tecnologia para descrever e manipular o material genético, o DNA, transformou a biologia. Essa transformação permitirá que os biólogos continuem a compreender a história da vida em maiores detalhes, como o corpo humano funciona, nossas origens humanas e como os humanos podem sobreviver como espécie neste planeta, apesar do estresse causado pelo nosso número crescente. Os biólogos continuam a decifrar grandes mistérios sobre a vida, sugerindo que apenas começamos a compreender a vida no planeta, sua história e nossa relação com ela. Por essa e outras razões, o conhecimento de biologia obtido por meio deste livro e de outras mídias impressas e eletrônicas deve ser um benefício em qualquer campo que você inserir.

Cientista forense A ciência forense é a aplicação da ciência para responder a questões relacionadas com a lei. Biólogos, químicos e bioquímicos podem ser cientistas forenses. Cientistas forenses fornecem evidências científicas para uso em tribunais, e seu trabalho envolve o exame de vestígios de materiais associados a crimes. O interesse pela ciência forense aumentou nos últimos anos, possivelmente por causa de programas de televisão populares que apresentam cientistas forenses trabalhando. Além disso, o desenvolvimento de técnicas moleculares e o estabelecimento de bancos de dados de DNA atualizaram os tipos de trabalho que os cientistas forenses podem fazer. Suas atividades profissionais estão principalmente relacionadas a crimes contra pessoas, como assassinato, estupro e agressão. Seu trabalho envolve a análise de amostras como cabelo, sangue e outros fluidos corporais e também o processamento de DNA ([link]) encontrado em muitos ambientes e materiais diferentes. Os cientistas forenses também analisam outras evidências biológicas deixadas nas cenas do crime, como partes de insetos ou grãos de pólen. Os alunos que desejam seguir carreira em ciências forenses provavelmente terão que fazer cursos de química e biologia, bem como alguns cursos intensivos de matemática.

Resumo da Seção

Biologia é a ciência da vida. Todos os organismos vivos compartilham várias propriedades essenciais, como ordem, sensibilidade ou resposta a estímulos, reprodução, adaptação, crescimento e desenvolvimento, regulação, homeostase e processamento de energia. Os seres vivos são altamente organizados seguindo uma hierarquia que inclui átomos, moléculas, organelas, células, tecidos, órgãos e sistemas orgânicos. Os organismos, por sua vez, são agrupados como populações, comunidades, ecossistemas e a biosfera. A evolução é a fonte da tremenda diversidade biológica da Terra hoje. Um diagrama denominado árvore filogenética pode ser usado para mostrar as relações evolutivas entre os organismos. A biologia é muito ampla e inclui muitos ramos e subdisciplinas. Os exemplos incluem biologia molecular, microbiologia, neurobiologia, zoologia e botânica, entre outros.


O que é uma célula humana

As células humanas são os vários tipos de células que, coletivamente, constituem o corpo humano. Cerca de 210 tipos de células funcionalmente diferentes estão presentes em humanos. Algumas de suas funções são secreção, armazenamento, etc.

Figura 2: Célula Humana

Tanto as células humanas quanto as animais são diplóides, exceto os gametas, que são haplóides. O genoma humano tem aproximadamente 3 bilhões de pares de bases. Ele contém cerca de 25.000 genes codificadores de proteínas.


4.1: Estrutura e função celular

UMA célula é o menor vivo coisa no organismo humano, e todas as estruturas vivas do corpo humano são feitas de células. Existem centenas de tipos diferentes de células no corpo humano, que variam em forma (por exemplo, redonda, plana, longa e fina, curta e espessa) e tamanho (por exemplo, pequenas células granulares do cerebelo no cérebro (4 micrômetros), até aos enormes oócitos (ovos) produzidos nos órgãos reprodutivos femininos (100 micrômetros) e funcionam. No entanto, todas as células têm três partes principais, o membrana de plasma, a citoplasma e o núcleo. o membrana de plasma (frequentemente chamada de membrana celular) é uma barreira flexível fina que separa o interior da célula do ambiente externo e regula o que pode entrar e sair da célula. Internamente, a célula é dividida em citoplasma e núcleo. o citoplasma (cito- = célula -plasma = & ldquosomething molded & rdquo) é onde a maioria das funções da célula são realizadas. Parece um pouco com geleia de fruta mista, onde a geleia aquosa é chamada de citosol e os diferentes frutos nele são chamados organelas. O citosol também contém muitas moléculas e íons envolvidos nas funções celulares. Organelas diferentes também desempenham funções celulares diferentes e muitas também são separadas do citosol por membranas. A maior organela, a núcleo é separado do citoplasma por um envelope nuclear (membrana). Ele contém o DNA (genes) que codificam as proteínas necessárias para o funcionamento da célula.

De um modo geral, o ambiente interno de uma célula é chamado de líquido intracelular (ICF), (intra- = dentro referido a todo o fluido contido no citosol, organelas e núcleo), enquanto o ambiente fora de uma célula é chamado de líquido extracelular (LEC) (extra- = fora de referido a todas as células externas de fluido). O plasma, a parte fluida do sangue, é o único compartimento do LEC que liga todas as células do corpo.

Figura ( PageIndex <1> ) Representação 3-D de uma célula humana simples. A metade superior do volume da célula foi removida. O número 1 mostra o núcleo, os números 3 a 13 mostram diferentes organelas imersas no citosol e o número 14 na superfície da célula mostra a membrana plasmática

Verificação de conceitos, termos e fatos

Perguntas de estudo Escreva sua resposta em forma de frase (não responda usando palavras soltas)

1. O que é uma célula?
2. O que é uma membrana plasmática?
3. O que é um citoplasma?
4. O que é líquido intracelular (LIC)?
5. O que é líquido extracelular (LEC)?

A membrana plasmática (célula) separa o ambiente interno de uma célula do fluido extracelular. É composto de um fluido bicamada fosfolipídica (duas camadas de fosfolipídios) conforme mostrado na figura ( PageIndex <2> ) abaixo, e outras moléculas. Poucas substâncias podem atravessar a bicamada fosfolipídica, então ela serve para separar o interior da célula do fluido extracelular. Outras moléculas encontradas na membrana incluem colesterol, proteínas, glicolipídios e glicoproteínas, alguns dos quais são mostrados na figura ( PageIndex <3> ) abaixo. O colesterol, um tipo de lipídio, torna a membrana um pouco mais forte. Diferentes proteínas encontradas cruzando a bicamada (proteínas integrais) ou em sua superfície (proteínas periféricas) têm muitas funções importantes. Proteínas de canais e transportadoras (transportadoras) regulam o movimento de moléculas e íons específicos para dentro e para fora das células. Proteínas receptoras na membrana iniciam mudanças na atividade celular ligando-se e respondendo a sinais químicos, como hormônios (como uma fechadura e uma chave). Outras proteínas incluem aquelas que atuam como âncoras estruturais para ligar células e enzimas vizinhas. Glicoproteínas e glicolipídeos na membrana atuam como marcadores de identificação ou rótulos na superfície extracelular da membrana. Assim, a membrana plasmática tem muitas funções e funciona tanto como porta de entrada quanto como barreira seletiva.

Figura ( PageIndex <2> ) Os fosfolipídios formam a estrutura básica de uma membrana celular. As caudas hidrofóbicas dos fosfolipídios estão voltadas para o centro da membrana, evitando o contato com o ambiente aquoso interno e externo. As cabeças hidrofílicas estão voltadas para a superfície da membrana em contato com o fluido intracelular e o fluido extracelular.

Figura ( PageIndex <3> ) Pequena área da membrana plasmática mostrando lipídios (fosfolipídios e colesterol), diferentes proteínas, glicolipídios e glicoproteínas.

Verificação de conceitos, termos e fatos

Perguntas de estudo Escreva sua resposta em forma de frase (não responda usando palavras soltas)

1. Qual é a função da membrana celular?
2. Quais são os três tipos de biomoléculas que formam a membrana celular?

Quase todas as células humanas contêm um núcleo onde o DNA, o material genético que controla todos os processos celulares, é encontrado. O núcleo é a maior organela celular e a única visível ao microscópio de luz. Muito parecido com o citoplasma de uma célula é envolvido por uma membrana plasmática, o núcleo é cercado por um envelope nuclear que separa o conteúdo do núcleo do conteúdo do citoplasma. Poros nucleares no envelope, há pequenos orifícios que controlam quais íons e moléculas (por exemplo, proteínas e RNA) podem entrar e sair do núcleo. Além do DNA, o núcleo contém muitas proteínas nucleares. Juntos, o DNA e essas proteínas são chamados cromatina. Uma região dentro do núcleo chamada de nucléolo está relacionado à produção de moléculas de RNA necessárias para transmitir e expressar as informações codificadas no DNA. Veja todas essas estruturas abaixo na figura ( PageIndex <4> ).

Figura ( PageIndex <4> ) Núcleo de uma célula humana. Encontre DNA, envelope nuclear, nucléolo e poros nucleares. A figura também mostra como a camada externa do envelope nuclear continua como retículo endoplasmático rugoso, que será discutido no próximo objetivo de aprendizagem.

Verificação de conceitos, termos e fatos

Perguntas de estudo Escreva sua resposta em forma de frase (não responda usando palavras soltas)

1. Qual é o envelope nuclear?
2. O que é um poro nuclear?
3. Qual é a função do núcleo?

Um organela é qualquer estrutura dentro de uma célula que desempenha uma função metabólica. O citoplasma contém muitas organelas diferentes, cada uma com uma função especializada. (O núcleo discutido acima é a maior organela celular, mas não é considerado parte do citoplasma). Muitas organelas são compartimentos celulares separados do citosol por uma ou mais membranas muito semelhantes em estrutura à membrana celular, enquanto outras, como centríolos e ribossomos livres, não têm membrana. Veja a figura ( PageIndex <5> ) e a tabela ( PageIndex <1> ) abaixo para aprender a estrutura e funções de diferentes organelas, como mitocôndrias (que são especializadas para produzir energia celular na forma de ATP) e ribossomos (que sintetizam as proteínas necessárias para o funcionamento da célula). As membranas do retículo endoplasmático rugoso e liso formam uma rede de tubos interconectados dentro das células que são contínuas com o envelope nuclear. Essas organelas também estão conectadas ao aparelho de Golgi e à membrana plasmática por meio de vesículas. Diferentes células contêm diferentes quantidades de diferentes organelas, dependendo de sua função. Por exemplo, as células musculares contêm muitas mitocôndrias, enquanto as células do pâncreas que produzem enzimas digestivas contêm muitos ribossomos e vesículas secretoras.

Figura ( PageIndex <5> ) Exemplo típico de uma célula contendo as organelas primárias e estruturas internas. A Tabela ( PageIndex <1> ) abaixo descreve as funções da mitocôndria, retículo endoplasmático rugoso e liso, aparelho de Golgi, vesículas secretoras, peroxissomos, lisossomas, microtúbulos e microfilamentos (fibras do citoesqueleto)

(mostrado aqui sintetizando uma proteína)

Encontrado ligado ao RER e livre no citosol

Fibras do Citoesqueleto

(a) microtúbulo feito de tubulina,

(b) microfilamento feito de actina, e

(c) fibras intermediárias feitas de queratinas

(encontrado em uma área da célula chamada centrossoma)

Verificação de conceitos, termos e fatos

Perguntas de estudo Escreva sua resposta em forma de frase (não responda usando palavras soltas)

1. O que é uma organela?
2. Quais são as organelas listadas no módulo?


1.1 Temas e conceitos de biologia

Biologia é a ciência que estuda a vida. O que exatamente é vida? Pode parecer uma pergunta boba com uma resposta óbvia, mas não é fácil definir a vida. Por exemplo, um ramo da biologia chamado vírus de estudos de virologia, que exibe algumas das características de entidades vivas, mas carece de outras. Acontece que, embora os vírus possam atacar organismos vivos, causar doenças e até mesmo se reproduzir, eles não atendem aos critérios que os biólogos usam para definir a vida.

Desde o início, a biologia lutou com quatro questões: Quais são as propriedades compartilhadas que tornam algo “vivo”? Como funcionam essas várias coisas vivas? Diante da notável diversidade da vida, como organizamos os diferentes tipos de organismos para melhor entendê-los? E, finalmente - o que os biólogos procuram entender - como essa diversidade surgiu e como continua? À medida que novos organismos são descobertos todos os dias, os biólogos continuam buscando respostas para essas e outras perguntas.

Propriedades da Vida

Todos os grupos de organismos vivos compartilham várias características ou funções principais: ordem, sensibilidade ou resposta a estímulos, reprodução, adaptação, crescimento e desenvolvimento, regulação / homeostase e processamento de energia. Quando vistas juntas, essas oito características servem para definir a vida.

Pedido

Os organismos são estruturas altamente organizadas que consistem em uma ou mais células. Mesmo organismos unicelulares muito simples são notavelmente complexos. Dentro de cada célula, os átomos formam moléculas. Estes, por sua vez, constituem componentes celulares ou organelas. Os organismos multicelulares, que podem consistir em milhões de células individuais, têm uma vantagem sobre os organismos unicelulares, pois suas células podem ser especializadas para desempenhar funções específicas e até mesmo sacrificadas em certas situações para o bem do organismo como um todo. Como essas células especializadas se juntam para formar órgãos como o coração, o pulmão ou a pele em organismos como o sapo mostrado na Figura 1.2, será discutido mais tarde.

Sensibilidade ou Resposta a Estímulos

Os organismos respondem a diversos estímulos. Por exemplo, as plantas podem se curvar em direção a uma fonte de luz ou responder ao toque (Figura 1.3). Até mesmo bactérias minúsculas podem mover-se para perto ou para longe de produtos químicos (um processo chamado quimiotaxia) ou da luz (fototaxia). O movimento em direção a um estímulo é considerado uma resposta positiva, enquanto o movimento para longe de um estímulo é considerado uma resposta negativa.

Conceitos em ação

Assista a este vídeo para ver como a planta sensível responde a um estímulo de toque.

Reprodução

Os organismos unicelulares se reproduzem primeiro duplicando seu DNA, que é o material genético, e depois dividindo-o igualmente, à medida que a célula se prepara para se dividir para formar duas novas células. Muitos organismos multicelulares (aqueles compostos por mais de uma célula) produzem células reprodutivas especializadas que formarão novos indivíduos. Quando ocorre a reprodução, o DNA contendo genes é passado para a prole de um organismo. Esses genes são a razão pela qual a prole pertencerá à mesma espécie e terá características semelhantes às do progenitor, como cor do pelo e tipo sanguíneo.

Adaptação

Todos os organismos vivos apresentam uma “adaptação” ao seu ambiente. Os biólogos se referem a esse ajuste como adaptação e é uma consequência da evolução por seleção natural, que opera em todas as linhagens de organismos reprodutores. Os exemplos de adaptações são diversos e únicos, desde Archaea resistentes ao calor que vivem em fontes termais ferventes até o comprimento da língua de uma mariposa que se alimenta de néctar que corresponde ao tamanho da flor da qual se alimenta. As adaptações aumentam o potencial reprodutivo do indivíduo que as exibe, incluindo sua capacidade de sobreviver para se reproduzir. As adaptações não são constantes. À medida que um ambiente muda, a seleção natural faz com que as características dos indivíduos em uma população acompanhem essas mudanças.

Crescimento e desenvolvimento

Os organismos crescem e se desenvolvem de acordo com instruções específicas codificadas por seus genes. Esses genes fornecem instruções que irão direcionar o crescimento e o desenvolvimento celular, garantindo que os filhotes de uma espécie (Figura 1.4) cresçam para exibir muitas das mesmas características de seus pais.

Regulação / Homeostase

Mesmo os menores organismos são complexos e requerem múltiplos mecanismos regulatórios para coordenar as funções internas, como o transporte de nutrientes, a resposta a estímulos e o enfrentamento de estresses ambientais. Por exemplo, sistemas orgânicos, como o digestivo ou circulatório, desempenham funções específicas, como transportar oxigênio por todo o corpo, remover resíduos, fornecer nutrientes a todas as células e resfriar o corpo.

Para funcionar corretamente, as células requerem condições adequadas, como temperatura, pH e concentrações adequadas de diversos produtos químicos. Essas condições podem, no entanto, mudar de um momento para o outro. Os organismos são capazes de manter as condições internas dentro de uma faixa estreita quase constantemente, apesar das mudanças ambientais, por meio de um processo denominado homeostase ou “estado estacionário” - a capacidade de um organismo de manter constantes as condições internas. Por exemplo, muitos organismos regulam sua temperatura corporal em um processo conhecido como termorregulação. Organismos que vivem em climas frios, como o urso polar (Figura 1.5), têm estruturas corporais que os ajudam a suportar baixas temperaturas e conservar o calor corporal. Em climas quentes, os organismos possuem métodos (como a transpiração em humanos ou respiração ofegante em cães) que os ajudam a liberar o excesso de calor corporal.

Processamento de Energia

Todos os organismos (como o condor da Califórnia mostrado na Figura 1.6) usam uma fonte de energia para suas atividades metabólicas. Alguns organismos captam energia do Sol e a convertem em energia química nos alimentos, outros usam energia química de moléculas que absorvem.

Evolução

A diversidade da vida na Terra é resultado de mutações ou mudanças aleatórias no material hereditário ao longo do tempo. Essas mutações permitem que os organismos se adaptem a um ambiente em mudança. Um organismo que desenvolve características adequadas ao meio ambiente terá maior sucesso reprodutivo, sujeito às forças da seleção natural.

Níveis de organização das coisas vivas

Os seres vivos são altamente organizados e estruturados, seguindo uma hierarquia em uma escala de pequeno a grande. O átomo é a menor e mais fundamental unidade de matéria que retém as propriedades de um elemento. Consiste em um núcleo rodeado por elétrons. Os átomos formam moléculas. Uma molécula é uma estrutura química que consiste em pelo menos dois átomos mantidos juntos por uma ligação química. Muitas moléculas biologicamente importantes são macromoléculas, moléculas grandes que são normalmente formadas pela combinação de unidades menores chamadas monômeros. Um exemplo de macromolécula é o ácido desoxirribonucléico (DNA) (Figura 1.7), que contém as instruções para o funcionamento do organismo que o contém.

Conceitos em ação

Para ver uma animação desta molécula de DNA, clique aqui.

Algumas células contêm agregados de macromoléculas rodeadas por membranas, chamadas organelas. Organelas são pequenas estruturas que existem dentro das células e desempenham funções especializadas. Todas as coisas vivas são feitas de células - a própria célula é a menor unidade fundamental de estrutura e função nos organismos vivos. (Esse requisito é o motivo pelo qual os vírus não são considerados vivos: eles não são feitos de células. Para fazer novos vírus, eles precisam invadir e sequestrar uma célula viva, só então podem obter os materiais de que precisam para se reproduzir.) Alguns organismos consistem em um célula única e outras são multicelulares. As células são classificadas como procarióticas ou eucarióticas. Os procariotos são organismos unicelulares sem organelas circundadas por uma membrana e não têm núcleos circundados por membranas nucleares. Em contraste, as células dos eucariotos possuem organelas e núcleos ligados à membrana.

Na maioria dos organismos multicelulares, as células se combinam para formar os tecidos, que são grupos de células semelhantes que desempenham a mesma função. Órgãos são coleções de tecidos agrupados com base em uma função comum. Os órgãos estão presentes não apenas nos animais, mas também nas plantas. Um sistema orgânico é um nível superior de organização que consiste em órgãos funcionalmente relacionados. Por exemplo, os animais vertebrados têm muitos sistemas de órgãos, como o sistema circulatório que transporta o sangue por todo o corpo e de e para os pulmões, incluindo órgãos como o coração e os vasos sanguíneos. Organismos são entidades vivas individuais. Por exemplo, cada árvore em uma floresta é um organismo. Procariotos unicelulares e eucariotos unicelulares também são considerados organismos e são normalmente referidos como microrganismos.

Conexão Visual

Qual das seguintes afirmações é falsa?

  1. Os tecidos existem dentro de órgãos que existem dentro de sistemas orgânicos.
  2. Comunidades existem dentro de populações que existem dentro de ecossistemas.
  3. Organelas existem dentro das células que existem dentro dos tecidos.
  4. Comunidades existem dentro de ecossistemas que existem na biosfera.

Todos os indivíduos de uma espécie que vivem em uma área específica são chamados coletivamente de população. Por exemplo, uma floresta pode incluir muitos pinheiros brancos. Todos estes pinheiros representam a população de pinheiros brancos desta floresta. Diferentes populações podem viver na mesma área específica. Por exemplo, a floresta com pinheiros inclui populações de plantas com flores e também insetos e populações microbianas. Uma comunidade é o conjunto de populações que habitam uma determinada área. Por exemplo, todas as árvores, flores, insetos e outras populações em uma floresta formam a comunidade da floresta. A própria floresta é um ecossistema. Um ecossistema consiste em todas as coisas vivas em uma determinada área junto com as partes abióticas, ou não vivas, desse ambiente, como o nitrogênio no solo ou na água da chuva. No nível mais alto de organização (Figura 1.8), a biosfera é o conjunto de todos os ecossistemas e representa as zonas de vida na Terra. Inclui terra, água e partes da atmosfera.

A Diversidade da Vida

A ciência da biologia tem um escopo muito amplo porque existe uma enorme diversidade de vida na Terra. A fonte dessa diversidade é a evolução, o processo de mudança gradual durante o qual novas espécies surgem de espécies mais antigas. Os biólogos evolucionistas estudam a evolução dos seres vivos em tudo, desde o mundo microscópico aos ecossistemas.

No século 18, um cientista chamado Carl Linnaeus propôs pela primeira vez organizar as espécies conhecidas de organismos em uma taxonomia hierárquica. Nesse sistema, as espécies mais semelhantes entre si são reunidas em um agrupamento conhecido como gênero. Além disso, gêneros semelhantes (o plural de gênero) são colocados juntos dentro de uma família. Esse agrupamento continua até que todos os organismos sejam reunidos em grupos no nível mais alto. O sistema taxonômico atual passa a ter oito níveis em sua hierarquia, do mais baixo ao mais alto, são eles: espécie, gênero, família, ordem, classe, filo, reino, domínio. Assim, as espécies são agrupadas em gêneros, os gêneros são agrupados em famílias, as famílias são agrupadas em ordens e assim por diante (Figura 1.9).

O nível mais alto, domínio, é uma adição relativamente nova ao sistema desde os anos 1970. Os cientistas agora reconhecem três domínios da vida, o Eukarya, o Archaea e as Bactérias. O domínio Eukarya contém organismos que possuem células com núcleos. Inclui os reinos de fungos, plantas, animais e vários reinos de protistas. As Archaea são organismos unicelulares sem núcleo e incluem muitos extremófilos que vivem em ambientes hostis como fontes termais. As bactérias são outro grupo bastante diferente de organismos unicelulares sem núcleos (Figura 1.10). Tanto as Archaea quanto as Bactérias são procariontes, um nome informal para células sem núcleo. O reconhecimento na década de 1970 de que certas “bactérias”, agora conhecidas como Archaea, eram tão diferentes genética e bioquimicamente de outras células bacterianas quanto de eucariotos, motivou a recomendação de dividir a vida em três domínios. Essa mudança dramática em nosso conhecimento da árvore da vida demonstra que as classificações não são permanentes e mudarão quando novas informações estiverem disponíveis.

Além do sistema taxonômico hierárquico, Linnaeus foi o primeiro a nomear organismos usando dois nomes exclusivos, agora chamado de sistema de nomenclatura binomial. Antes de Lineu, o uso de nomes comuns para se referir a organismos causava confusão porque havia diferenças regionais nesses nomes comuns. Os nomes binomiais consistem no nome do gênero (em maiúsculas) e no nome da espécie (todos em letras minúsculas). Ambos os nomes são colocados em itálico quando são impressos. Cada espécie recebe um binômio único, reconhecido em todo o mundo, de modo que um cientista em qualquer local pode saber a qual organismo está se referindo. Por exemplo, o gaio-azul da América do Norte é conhecido exclusivamente como Cyanocitta cristata. Nossa própria espécie é Homo sapiens.

Evolution Connection

Carl Woese e a árvore filogenética

As relações evolutivas de várias formas de vida na Terra podem ser resumidas em uma árvore filogenética. Uma árvore filogenética é um diagrama que mostra as relações evolutivas entre as espécies biológicas com base nas semelhanças e diferenças nas características genéticas ou físicas, ou em ambas. Uma árvore filogenética é composta de pontos de ramificação, ou nós, e ramificações. Os nós internos representam ancestrais e são pontos na evolução quando, com base em evidências científicas, acredita-se que um ancestral tenha divergido para formar duas novas espécies. O comprimento de cada ramo pode ser considerado como uma estimativa do tempo relativo.

No passado, os biólogos agrupavam os organismos vivos em cinco reinos: animais, plantas, fungos, protistas e bactérias. O trabalho pioneiro do microbiologista americano Carl Woese no início dos anos 1970 mostrou, no entanto, que a vida na Terra evoluiu ao longo de três linhagens, agora chamadas de domínios - Bactérias, Archaea e Eukarya. Woese propôs o domínio como um novo nível taxonômico e Archaea como um novo domínio, para refletir a nova árvore filogenética (Figura 1.11). Muitos organismos pertencentes ao domínio Archaea vivem em condições extremas e são chamados de extremófilos. Para construir sua árvore, Woese usou relações genéticas em vez de semelhanças baseadas na morfologia (forma). Vários genes foram usados ​​em estudos filogenéticos. A árvore de Woese foi construída a partir do sequenciamento comparativo dos genes que são universalmente distribuídos, encontrados em alguma forma ligeiramente alterada em cada organismo, conservados (o que significa que esses genes permaneceram apenas ligeiramente alterados ao longo da evolução) e de um comprimento apropriado.

Ramos do estudo biológico

O escopo da biologia é amplo e, portanto, contém muitos ramos e subdisciplinas. Os biólogos podem seguir uma dessas subdisciplinas e trabalhar em um campo mais focado. Por exemplo, a biologia molecular estuda processos biológicos em nível molecular, incluindo interações entre moléculas como DNA, RNA e proteínas, bem como a maneira como são reguladas. Microbiologia é o estudo da estrutura e função dos microrganismos. É um ramo bastante amplo e, dependendo do objeto de estudo, também existem fisiologistas microbianos, ecologistas e geneticistas, entre outros.

Outra área do estudo biológico, a neurobiologia, estuda a biologia do sistema nervoso e, embora seja considerada um ramo da biologia, também é reconhecida como um campo de estudo interdisciplinar conhecido como neurociência. Devido à sua natureza interdisciplinar, esta sub-disciplina estuda diferentes funções do sistema nervoso usando abordagens moleculares, celulares, de desenvolvimento, médicas e computacionais.

A paleontologia, outro ramo da biologia, usa fósseis para estudar a história da vida (Figura 1.12). Zoologia e botânica são o estudo de animais e plantas, respectivamente. Os biólogos também podem se especializar como biotecnologistas, ecologistas ou fisiologistas, para citar apenas algumas áreas. Os biotecnologistas aplicam o conhecimento da biologia para criar produtos úteis. Os ecologistas estudam as interações dos organismos em seus ambientes. Os fisiologistas estudam o funcionamento das células, tecidos e órgãos. Esta é apenas uma pequena amostra dos muitos campos que os biólogos podem exercer. De nossos próprios corpos ao mundo em que vivemos, as descobertas da biologia podem nos afetar de maneiras muito diretas e importantes. Dependemos dessas descobertas para nossa saúde, nossas fontes de alimento e os benefícios proporcionados por nosso ecossistema. Por isso, o conhecimento da biologia pode nos beneficiar na tomada de decisões em nosso dia-a-dia.

O desenvolvimento da tecnologia no século XX que continua até hoje, particularmente a tecnologia para descrever e manipular o material genético, o DNA, transformou a biologia. Essa transformação permitirá que os biólogos continuem a compreender a história da vida em maiores detalhes, como o corpo humano funciona, nossas origens humanas e como os humanos podem sobreviver como espécie neste planeta, apesar do estresse causado pelo nosso número crescente. Os biólogos continuam a decifrar grandes mistérios sobre a vida, sugerindo que apenas começamos a compreender a vida no planeta, sua história e nossa relação com ela. Por essa e outras razões, o conhecimento de biologia obtido por meio deste livro e de outras mídias impressas e eletrônicas deve ser um benefício em qualquer campo que você inserir.

Conexão de Carreira

Cientista forense

A ciência forense é a aplicação da ciência para responder a questões relacionadas com a lei. Biólogos, químicos e bioquímicos podem ser cientistas forenses. Cientistas forenses fornecem evidências científicas para uso em tribunais, e seu trabalho envolve o exame de vestígios de materiais associados a crimes. O interesse pela ciência forense aumentou nos últimos anos, possivelmente por causa de programas de televisão populares que apresentam cientistas forenses trabalhando. Além disso, o desenvolvimento de técnicas moleculares e o estabelecimento de bancos de dados de DNA atualizaram os tipos de trabalho que os cientistas forenses podem fazer. Suas atividades profissionais estão principalmente relacionadas a crimes contra pessoas, como assassinato, estupro e agressão. Seu trabalho envolve a análise de amostras como cabelo, sangue e outros fluidos corporais e também o processamento de DNA (Figura 1.13) encontrados em muitos ambientes e materiais diferentes. Os cientistas forenses também analisam outras evidências biológicas deixadas nas cenas do crime, como partes de insetos ou grãos de pólen. Os alunos que desejam seguir carreira em ciências forenses provavelmente terão que fazer cursos de química e biologia, bem como alguns cursos intensivos de matemática.


Reprodução Celular

A maioria das células se reproduz por meio do processo de mitose, também conhecido como divisão celular. A mitose ocorre em organismos unicelulares e multicelulares. As células se duplicam para procriação no caso de criaturas unicelulares, enquanto a mitose em organismos multicelulares substitui as células velhas e é responsável pelo crescimento do tecido.

A mitose resulta em duas células-filhas que possuem o material genético exato da célula original. Na mitose, o material genético - que dita a estrutura e a função de cada célula - se duplica e a célula se divide ao meio, com cada nova célula possuindo estruturas idênticas à célula original.


Todas as células humanas têm as mesmas organelas? - Biologia

Estrutura celular e função amp

Fisiologia - ciência que descreve como os organismos FUNCIONAM e sobrevivem em ambientes em constante mudança

Níveis de organização:

NÍVEL QUÍMICO - inclui todas as substâncias químicas necessárias para a vida (ver, por exemplo, uma pequena porção - um grupo heme - de uma molécula de hemoglobina) juntas formam o próximo nível superior


Fonte: http://cwx.prenhall.com/bookbind/pubbooks/hillchem3/medialib/media_portfolio/text_images/CH25/FG25_07.JPG

NÍVEL CELULAR - as células são as unidades estruturais e funcionais básicas do corpo humano e existem muitos tipos diferentes de células (por exemplo, músculos, nervos, sangue e assim por diante)

NÍVEL DE TECIDO - um tecido é um grupo de células que desempenham uma função específica e os tipos básicos de tecidos do corpo humano incluem os tecidos epitelial, muscular, nervoso e conjuntivo

NÍVEL DE ÓRGÃO - um órgão consiste em 2 ou mais tecidos que realizam uma função específica (por exemplo, coração, fígado, estômago e assim por diante)

NÍVEL DO SISTEMA - uma associação de órgãos que têm uma função comum. Os principais sistemas do corpo humano incluem digestivo, nervoso, endócrino, circulatório, respiratório, urinário e reprodutivo.

Existem dois tipos de células que constituem todos os seres vivos da Terra: procarióticas e eucarióticas. As células procarióticas, como as bactérias, não têm "núcleo", enquanto as células eucarióticas, como as do corpo humano, têm. Assim, uma célula humana é envolvida por uma membrana celular, ou plasma. Envolvido por essa membrana está o citoplasma (com organelas associadas) mais um núcleo.

Célula, ou plasma, membrana - abrange todas as células humanas

    • Estrutura - 2 blocos de construção primários incluem proteína (cerca de 60% da membrana) e lipídios ou gordura (cerca de 40% da membrana). O lípido primário é denominado fosfolípido e as moléculas de fosfolípido formam uma “bicamada de fosfolípido” (duas camadas de moléculas de fosfolípido). Esta bicamada se forma porque as duas 'extremidades' das moléculas de fosfolipídios têm características muito diferentes: uma extremidade é polar (ou hidrofílica) e a outra (as caudas do hidrocarboneto abaixo) é apolar (ou hidrofóbica):
      • Funções incluir:
        • suportando e retendo o citoplasma
        • sendo uma barreira seletiva
          • A célula é separada de seu ambiente e precisa obter os nutrientes e os resíduos para fora. Algumas moléculas podem atravessar a membrana sem ajuda, a maioria não. Água, moléculas apolares e algumas pequenas moléculas polares podem se cruzar. As moléculas não polares penetram dissolvendo-se na bicamada lipídica. A maioria dos compostos polares, como aminoácidos, ácidos orgânicos e sais inorgânicos, não podem entrar, mas devem ser transportados especificamente através da membrana pelas proteínas.
          • Muitas das proteínas da membrana funcionam para ajudar a realizar o transporte seletivo. Essas proteínas normalmente se espalham por toda a membrana, fazendo contato com o ambiente externo e com o citoplasma. Eles geralmente requerem o gasto de energia para ajudar os compostos a se moverem através da membrana
              • reconhecimento
              • O citoplasma consiste em uma solução gelatinosa e contém microtúbulos (que servem como o citoesqueleto de uma célula) e organelas (literalmente "pequenos órgãos")
              • As células também contêm um núcleo dentro do qual é encontrado DNA (ácido desoxirribonucléico) na forma de cromossomos mais nucléolos (dentro dos quais os ribossomos são formados)
              • Organelas incluem:
                • Retículo endoplasmático -
                  • vem em 2 formas: lisa e áspera, a superfície do ER rugoso é revestida com ribossomos, a superfície do ER liso não é
                  • as funções incluem: suporte mecânico, síntese (especialmente proteínas por ER bruto) e transporte
                  • consiste em uma série de sacos achatados (ou cisternas)
                  • as funções incluem: síntese (de substâncias como fosfolipídios), embalagem de materiais para transporte (em vesículas) e produção de lisossomos
                  • esferas fechadas por membrana que contêm enzimas digestivas poderosas
                  • as funções incluem destruição de células danificadas (razão pela qual às vezes são chamadas de "bolsas suicidas") e digestão de materiais fagocitados (como bactérias)
                    • Mitocôndria -
                      • tem uma membrana dupla: membrana externa e membrana interna altamente convoluta
                          • membrana interna tem dobras ou estruturas semelhantes a prateleiras chamadas cristas que contêm partículas elementares, essas partículas contêm enzimas importantes na produção de ATP
                          • a função primária é a produção de trifosfato de adenosina (ATP)
                          • composto de rRNA (RNA ribossomal) e proteína amp
                          • pode ser disperso aleatoriamente por todo o citoplasma ou anexado à superfície do retículo endoplasmático rugoso
                          • frequentemente ligados entre si em cadeias chamadas polirribossomos ou polissomos
                          • função primária é produzir proteínas
                          • estruturas cilíndricas emparelhadas localizadas perto das nucleas
                          • desempenham um papel importante na divisão celular
                          • cílios são relativamente curtos e numerosos (por exemplo, aqueles que revestem a traqueia)
                          • um flagelo é relativamente longo e normalmente há apenas um (por exemplo, esperma)
                            • Villi - projeções da membrana celular que servem para aumentar a área de superfície de uma célula (o que é importante, por exemplo, para células que revestem o intestino)

                            DNA (ácido desoxirribonucléico) - controla a função celular por meio de transcrição e tradução (em outras palavras, controlando a síntese de proteínas em uma célula)

                            Transcrição - DNA é usado para produzir mRNA

                              • A sequência de aminoácidos em uma proteína é determinada pela sequência de códons (mRNA). Os códons são "lidos" por anticódons de tRNAs e tRNAs e, em seguida, "entregam" seus aminoácidos.
                              • Os aminoácidos são ligados entre si por ligações peptídicas (veja o diagrama à direita)
                              • Conforme o mRNA desliza através do ribossomo, os códons são expostos na sequência e os aminoácidos apropriados são entregues pelos tRNAs. A proteína (ou polipeptídeo), portanto, cresce em comprimento à medida que mais aminoácidos são entregues.
                              • A cadeia polipeptídica então "dobra" de várias maneiras para formar uma molécula de proteína tridimensional complexa que servirá como uma proteína estrutural ou uma enzima.

                              COMPONENTES DO AMBIENTE CELULAR

                              • compreende 60 - 90% da maioria dos organismos vivos (e células)
                              • importante porque serve como um excelente solvente e entra em muitas reações metabólicas
                              • encontrado no fluido extracelular intra & amp
                              • exemplos de íons importantes incluem sódio, potássio, cálcio e cloreto
                              • cerca de 3% da massa seca de uma célula típica
                              • composto de átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio (por exemplo, glicose é C 6 H 12 O 6)
                              • uma importante fonte de energia para as células
                              • os tipos incluem:
                                • monossacarídeos (por exemplo, glicose) - a maioria contém 5 ou 6 átomos de carbono
                                • dissacarídeos
                                  • 2 monossacarídeos ligados entre si
                                  • Os exemplos incluem sacarose (um dissacarídeo comum de planta é composto de monossacarídeos glicose e frutose) e lactose (ou açúcar do leite, um dissacarídeo composto de glicose e o monossacarídeo galactose)
                                  • vários monossacarídeos ligados entre si
                                  • Os exemplos incluem amido (um polissacarídeo comum de planta composto de muitas moléculas de glicose) e glicogênio (comumente armazenado no fígado)
                                  • cerca de 40% da massa seca de uma célula típica
                                  • composto em grande parte por carbono e hidrogênio
                                  • geralmente insolúvel em água
                                  • envolvidos principalmente com o armazenamento de energia de longo prazo, outras funções são como componentes estruturais (como no caso dos fosfolipídios, que são os principais blocos de construção nas membranas celulares) e como "mensageiros" (hormônios) que desempenham papéis nas comunicações dentro e entre as células
                                  • As subclasses incluem:
                                    • triglicerídeos - consistem em uma molécula de glicerol + 3 ácidos graxos (por exemplo, ácido esteárico no diagrama abaixo). Os ácidos graxos normalmente consistem em cadeias de 16 ou 18 carbonos (mais muitos hidrogênios).
                                      • fosfolipídios - um grupo fosfato (-PO 4) substitui um ácido graxo e esses lipídios são um componente importante das membranas celulares
                                      • esteróides - incluem testosterona, estrogênio e colesterol
                                      • cerca de 50 - 60% da massa seca de uma célula típica
                                      • subunidade é o aminoácido e os aminoácidos amplificados estão ligados por ligações peptídicas
                                      • 2 categorias funcionais = estruturais (proteínas parte da estrutura de uma célula como as da membrana celular) e enzimas amp
                                        • As enzimas são catalisadores. As enzimas ligam-se temporariamente a um ou mais dos reagentes da reação que catalisam. Ao fazer isso, eles reduzem a quantidade de energia de ativação necessária e, assim, aceleram a reação.
                                        • Difusão simples = movimento líquido de uma substância de uma área de alta concentração para uma área de baixa concentração. A taxa de difusão é influenciada por:
                                          • gradiente de concentração
                                          • área transversal através da qual ocorre a difusão
                                          • temperatura
                                          • peso molecular de uma substância
                                          • distância através da qual ocorre a difusão
                                          • Difusão facilitada= movimento de uma substância através da membrana celular de uma área de alta concentração para uma área de baixa concentração. Este processo requer o uso de 'portadores' (proteínas de membrana). No exemplo abaixo, uma molécula de ligante (por exemplo, acetilcolina) se liga à proteína de membrana. Isso causa uma mudança conformacional ou, em outras palavras, uma 'abertura' na proteína através da qual uma substância (por exemplo, íons de sódio) pode passar.
                                            • Transporte Ativo = movimento de uma substância através de uma membrana celular de uma área de baixa concentração para uma área de alta concentração usando uma molécula transportadora
                                              • Endo- & amp exocitose - mover o material para dentro (endo-) ou para fora da (exo-) célula em massa

                                              Mostrado aqui está uma maneira que transporte Ativo pode acontecer. Inicialmente, a proteína de transporte de membrana (também chamada de portador) está em sua configuração fechada que não permite que substratos ou outras moléculas entrem ou saiam da célula. Em seguida, a substância que está sendo transportada (pequenos pontos vermelhos) se liga ao portador no local ativo (ou local de ligação). Então, no interior da célula, o ATP (Adenosina Tri-fosfato) se liga a outro local no transportador e fosforila (adiciona um de seus grupos fosfato, ou -PO 4, a) um dos aminoácidos que faz parte da molécula transportadora . Essa ligação de um grupo fosfato à molécula transportadora causa uma mudança conformacional (ou uma mudança na forma) da proteína, de modo que um canal se abre entre o interior e o exterior da membrana celular. Então, o substrato pode entrar na célula. Quando uma molécula de substrato entra, o grupo fosfato sai do transportador e o transportador novamente se "fecha", de modo que nenhuma outra molécula pode passar pelo canal. Agora, a proteína transportadora, ou transportadora, está pronta para iniciar o ciclo novamente. Observe que, à medida que os materiais são transportados para a célula, o ATP é consumido e o ADP e o -PO 4 se acumulam. Mais ATP deve ser produzido pela glicólise e pelo ciclo de Kreb.

                                              Características de difusão facilitada e transporte ativo de amp - ambos requerem o uso de transportadores que são específicos para substâncias particulares (ou seja, cada tipo de transportador pode "transportar" um tipo de substância) e ambos podem exibir saturação (o movimento através de uma membrana é limitado pelo número de transportadores e pela velocidade com para os quais eles movem os materiais, veja o gráfico abaixo).

                                              METABOLISMO CELULAR:

                                              As células requerem energia para transporte ativo, síntese, condução de impulso (células nervosas), contração (células musculares) e assim por diante. As células devem ser capazes de 'capturar' e armazenar energia e o amplificador liberar essa energia em quantidades apropriadas quando necessário. Uma importante fonte de energia para as células é a glicose (C 6 H 12 O 6):

                                              C 6 H 12 O 6 + O 2 ----------> CO 2 + H 2 O + ENERGIA

                                              No entanto, essa reação libera grandes quantidades de energia (para uma célula). Assim, as células gradualmente quebram a glicose em uma série de reações e usam as menores quantidades de energia liberadas nessas reações para produzir ATP (Adenosina Trifosfato) a partir de ADP (Adenosina Difosfato). Então, as células podem quebrar o ATP (como nesta reação):

                                              (* Aqueles de vocês que sabem sobre calorias de alimentos podem se surpreender com este número. Afinal, uma barra de chocolate inteira pode conter apenas 200 calorias de alimentos. A explicação está em C maiúsculo. Uma caloria de alimento, escrita com C maiúsculo, é 1000 vezes maior do que a caloria de um fisiologista, escrito com um c minúsculo.)

                                              A energia liberada nessa reação é usada pelas células para transporte ativo, síntese, contração e assim por diante. As células precisam de grandes quantidades de ATP e amp, é claro, devem produzir mais constantemente. Mas, fazer ATP requer energia. A quebra da glicose libera energia. Mas, como, especificamente, é a energia liberada na quebra da glicose usada para fazer ATP.

                                              Uma fonte primária de ENERGIA é a OXIDAÇÃO. Especificamente, as células usam um tipo de oxidação chamado TRANSFERÊNCIA DE HIDROGÊNIO para gerar energia:

                                              Essas reações de transferência de hidrogênio são assim chamadas porque pares de hidrogênios são 'transferidos' de uma substância (XH 2 na reação acima) para outra (YH 2 na reação acima). Como os reagentes (XH 2 + Y) representam mais energia do que os produtos (X + YH 2), essa reação libera energia.

                                              Em uma célula, as reações de transferência de hidrogênio ocorrem na MITOCÔNDRIA. Pares de hidrogênios são passados ​​sucessivamente de uma substância para outra, e essas substâncias são chamadas de CARREIRAS DE HIDROGÊNIO.

                                              XH 2 + NAD ----> NADH 2 + FAD ----> FADH 2 + Q ----> QH 2 + C-1 ----> C-2 ---->

                                              Essas reações de transferência de hidrogênio liberam energia que é usada para fazer ATP a partir do ADP (em outras palavras, para adicionar um terceiro fosfato ao difosfato de adenosina em uma reação chamada fosforilação). Portanto, o que ocorre na mitocôndria envolve transferência de hidrogênio (um tipo de oxidação) + fosforilação, ou seja, FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA. A fosforilação oxidativa produz muita energia, mas requer hidrogênio. De onde vêm os hidrogênios?

                                              As fontes de hidrogênio incluem a GLICÓLISE e o CICLO DE KREB.

                                              Glicolise envolve a quebra da glicose. As células obtêm glicose do sangue. Os níveis de glicose no sangue são mantidos pela interação de dois processos: glicogênese e glicogenólise. Glicogênese é a produção de glicogênio a partir da glicose e ocorre (principalmente no fígado e nos músculos esqueléticos) quando os níveis de glicose no sangue estão muito altos (por exemplo, após uma refeição).

                                              Glicogenólise é o processo reverso - a quebra do glicogênio para liberar moléculas individuais de glicose. Isso ocorre quando os níveis de glicose no sangue começam a diminuir (por exemplo, várias horas após uma refeição). A interação desses dois processos tende a manter os níveis de glicose no sangue relativamente constantes.

                                              A glicose captada pelas células do sangue é usada para gerar energia em um processo chamado glicólise.

                                              Nas primeiras etapas da glicólise, a glicose é convertida em frutose-1,6-difosfato. Essas reações, como todas as reações químicas, envolvem fazer e quebrar ligações entre átomos, e isso às vezes requer energia. Embora a glicólise, em geral, libere energia, alguma energia deve ser adicionada inicialmente para quebrar as ligações necessárias e iniciar as reações de produção de energia. Essa energia é chamada de energia de ativação. No diagrama acima, a energia (ou seja, uma molécula de ATP) é necessária nas etapas 1 e 3. Assim, antes que as reações de produção de energia da glicólise comecem, uma célula deve realmente usar duas moléculas de ATP.

                                              No geral, a glicólise pode ser resumida como:

                                              Glicose ----> 2 ácido pirúvico (ou piruvato) + 2 ATP líquido + 4 hidrogênios (2 NADH 2)

                                              Assim, a glicólise produz 2 ATP direto (ATP produzido diretamente das reações que ocorrem durante a glicólise) e 6 ATP indireto (os 4 hidrogênios produzidos na glicólise irão posteriormente passar por fosforilação oxidativa e produzir 3 ATP por par, ou seja, 4 hidrogênios equivalem a 2 pares e 2 pares vezes 3 ATP é igual a 6 ATP). Assim, a glicólise produz um total de 8 ATP.

                                              Em seguida, vem uma etapa intermediária (chamada descarboxilação oxidativa):


                                              Usado com permissão de Gary Kaiser

                                              os 2 ácidos pirúvicos são convertidos em 2 acetil CoA & amp esta reação produz 4 hidrogênios (2 NADH2) Esses hidrogênios (isto é, 2 pares de hidrogênios) passam por fosforilação oxidativa e produzem mais 6 ATP (2 pares @ 3 ATP por par).

                                              Finalmente, vem o Ciclo de Krebs:

                                              2 Acetil CoA passam por este ciclo de reações e produzem 2 ATP (= GTP no diagrama acima) + 16 hidrogênios (6 NADH2 + 2 FADH2) mais os produtos residuais dióxido de carbono + água. Os 16 hidrogênios passam por fosforilação oxidativa e produzem 22 ATP [22 porque 12 desses hidrogênios (6 NADH2) passam completamente pelas reações de fosforilação oxidativa e produzem 18 ATP (6 pares @ 3 ATP por par), enquanto 4 desses hidrogênios (2 FADH2) passam por apenas algumas das reações e produzem 4 ATP (2 pares @ 2 ATP por par).

                                              No geral, portanto, o ciclo de Kreb produz 24 ATP (2 diretos e 22 indiretos).

                                              PRODUÇÃO GERAL DE ATP da glicose = 8 (da glicólise) + 6 (dos hidrogênios produzidos quando os 2 ácidos pirúvicos são convertidos em 2 acetil CoA) + 24 (do ciclo de Kreb) para um GRANDE TOTAL DE 38:

                                              Direto Indireto (O.P.) TOTAL
                                              Glicose ----> 2 ácido pirúvico 2 6 8
                                              2 Ácido Pirúvico ----> 2 Acetil CoA 0 6 6
                                              2 Acetil CoA ----> CO 2 + H 2 O 2 22 24

                                              Total geral = 38 ATP

                                              A glicose (carboidratos) não é a única fonte de energia para as células. As gorduras (ou lipídios), como os triglicerídeos, também são metabolizados para produzir energia.

                                              • Glicerol ----> Gliceraldeído ----> Ácido Pirúvico ----> Acetil CoA ----> Ciclo de Kreb
                                              • Os ácidos graxos são convertidos em moléculas de acetil-CoA em um processo denominado OXIDAÇÃO BETA.

                                              Essa reação não apenas produz muito acetil CoA (ou acetato), mas também muitos hidrogênios. A Acetil CoA passa pelo Ciclo de Kreb, enquanto os hidrogênios passam pela Fosforilação Oxidativa.

                                              As proteínas também são utilizadas como fonte de energia.

                                              As proteínas são primeiro quebradas em aminoácidos. O componente de nitrogênio dos aminoácidos é então removido (em uma reação chamada DESAMINAÇÃO), e esses aminoácidos desaminados são então convertidos em acetil CoA, que passa pelo ciclo de Kreb para produzir mais ATP.


                                              Usado com permissão de Gary Kaiser