A célula
A célula representa a menor porção de matéria viva. São as unidades estruturais e funcionais dos organismos vivos. A maioria dos organismos, tais como as bactérias, são unicelulares (consistem em uma única célula). Outros organismos, tais como os seres humanos, são pluricelulares.
O corpo humano é constituído por aproximadamente 10 trilhões (mais de 1E13) de células; A maioria das células vegetais e animais têm entre 1 e 100 µm e, portanto, são visíveis apenas sob o microscópio; a massa típica da célula é um nanograma.
A célula foi descoberta por Robert Hooke em 1665. Em 1837, antes de a teoria final da célula estar desenvolvida, um cientista checo de nome Jan Evangelista Purkyňe observou "pequenos grãos" ao olhar um tecido vegetal através de um microscópio.
A teoria da célula, desenvolvida primeiramente em 1838 por Matthias Jakob Schleiden e por Theodor Schwann, indica que todos os organismos são compostos de uma ou mais células. Todas as células vêm de células preexistentes. As funções vitais de um organismo ocorrem dentro das células, e todas elas contêm informação genética necessária para funções de regulamento da célula, e para transmitir a informação para a geração seguinte de células.
A palavra "célula" vem do latim: cellula (quarto pequeno). O nome descrito para a menor estrutura viva foi escolhido por Robert Hooke. Em um livro que publicou em 1665, ele comparou as células da cortiça com os pequenos quartos onde os monges viviam.
As células foram descobertas em 1665 pelo inglês Robert Hooke. Ao examinar em ummicroscópio rudimentar, uma fatia de cortiça, verificou que ela era constituída por cavidadespoliédricas, às quais chamou de células (do latim "cella", pequena cavidade). Na realidade Hooke observou blocos hexagonais que eram as paredes de células vegetais mortas.
Enquanto isso, Antonie van Leeuwenhoek (1632–1723), um holandês que ganhava a vida vendendo roupas e botões, estava gastando seu tempo livre moendo lentes e construindomicroscópios de qualidade notável. Ele desenhou protozoários, tais como o Vorticella da água da chuva, e bactérias de sua própria boca. Van Leeuwenhoek foi contemporâneo e amigo do pintor Johannes Vermeer (1632-1675) da cidade de Delft que foi pioneiro no uso da luz e da sombra na arte ao mesmo tempo em que van Leeuwenhoek estava explorando o uso da luz para descobrir o mundo microscópico.
Em 1838 Matthias Schleiden e Theodor Schwann, estabeleceram o que ficou conhecido comoteoria celular: "todo o ser vivo é formado por células tronco".
As células são envolvidas pela membrana celular e preenchidas com uma solução aquosa concentrada de substâncias químicas e substâncias físicas, o citoplasma em que se encontram dispersos organelos (por vezes escrito organelas, organóides, orgânulos ouorganitos).
As formas mais simples de vida são organismos unicelulares que se propagam porcissiparidade. As células podem também constituir arranjos ordenados, os tecidos.
Estrutura
Cílios
De acordo com a organização estrutural, as células são divididas em: eucarióticas e procarióticas. As células procarióticas são geralmente independentes, enquanto que as células eucarióticas são frequentemente encontrados em organismos multicelulares.
Células Procarióticas
As células procarióticas, também chamadas de protocélulas, são muito diferentes das eucariontes. Em geral, são bem menores e menos complexas estruturalmente do que as células eucarióticas..
A sua principal característica é a ausência da carioteca individualizando o núcleo celular ao qual chamamos de nucleoide., pela ausência de algunsorganelos e pelo pequeno tamanho que se acredita que se deve ao fato de não possuírem compartimentos membranosos originados por evaginaçãoou invaginação.
Também possuem DNA na forma de um anel associado a proteínas básicas e não a histonas (como acontece nas células eucarióticas, nas quais o ADN se dispõe em filamentos espiralados e associados a histonas).
A sua principal característica é a ausência da carioteca individualizando o núcleo celular ao qual chamamos de nucleoide., pela ausência de algunsorganelos e pelo pequeno tamanho que se acredita que se deve ao fato de não possuírem compartimentos membranosos originados por evaginaçãoou invaginação.
Também possuem DNA na forma de um anel associado a proteínas básicas e não a histonas (como acontece nas células eucarióticas, nas quais o ADN se dispõe em filamentos espiralados e associados a histonas).
Estas células são desprovidas de mitocôndrias, plastídeos, complexo de Golgi, retículo endoplasmático e sobretudo cariomembrana o que faz com que o ADN fique disperso no citoplasma. Como organela, só possuem ribossomos. A este grupo pertencem:
Bactérias
Cianófitas (Cyanobacterias)
PPLO ("pleuro-pneumonia like organisms")
Células incompletas
As bactérias dos grupos das Rickettsias e das clamídias são muito pequenas, sendo denominadas células incompletas por não apresentarem capacidade de auto-duplicação independente da colaboração de outras células, isto é, só proliferarem no interior de outras células completas, sendo, portanto, parasitas intracelulares obrigatórios.
Diversas doenças de importância médica tem sido descritas para organismos destes grupos, incluindo algumas vinculadas aospsitacídeos (papagaios e outras aves, a psitacose ) e carrapatos (a febre maculosa, causada pela Rickettsia rickettsii ).
Estas bactérias são diferente dos vírus por apresentarem:
conjuntamente DNA e RNA (já foram encontrados vírus com DNA, adenovirus, e RNA, retrovírus, no entanto são raros os vírus que possuem DNA e RNA simultâneamente);
Parte incompleta da "máquina" de síntese celular necessária para reproduzirem-se;
Uma membrana celular semipermeável, através da qual realizam as trocas com o meio envolvente.
Células Eucarióticas
As células eucariontes ou eucarióticas, também chamadas de eucélulas, são mais complexas que as procariontes. Possuem membrana nuclear individualizada e vários tipos de organelas. Todos os animais e plantas são dotados deste tipo de células.
É altamente provável que estas células tenham surgido por um processo de aperfeiçoamento contínuo das células procariontes, o que chamamos de Endossimbiose.
As células de um organismo eucariota (esquerda) e um organismo unicelular procariota (direita)
Não é possível avaliar com precisão quanto tempo a célula "primitiva" levou para sofrer aperfeiçoamentos na sua estrutura até originar o modelo que hoje se repete na imensa maioria das células, mas é provável que tenha demorado muitos milhões de anos. Acredita-se que a célula "primitiva" tivesse sido bem pequena e para que sua fisiologia estivesse melhor adequada à relação tamanho × funcionamento era necessário que crescesse.
Acredita-se que a membrana da célula "primitiva" tenha emitido internamente prolongamentos ou invaginações da sua superfície, os quais se multiplicaram, adquiriram complexidade crescente, conglomeraram-se ao redor do bloco inicial até o ponto de formarem a intrincada malha do retículo endoplasmático.1 Dali ela teria sofrido outros processos de dobramentos e originou outras estruturas intracelulares como o complexo de Golgi, vacúolos, lisossomos e outras.
Quanto aos cloroplastos (e outros plastídeos) e mitocôndrias, atualmente há uma corrente de cientistas que acreditam que a melhor teoria que explica a existência destes orgânulos é a Teoria da Endossimbiose, segundo a qual um ser com uma célula maior possuía dentro de sí uma célula menor mas com melhores características, fornecendo um refúgio à menor e esta a capacidade de fotossintetizar ou de sintetizar proteínas com interesse para a outra.
Nesse grupo encontram-se:
Células Vegetais (com cloroplastos e com parede celular; normalmente, apenas, um grande vacúolo central)
Células Animais (sem cloroplastos e sem parede celular; vários pequenos vacúolos)
Componentes subcelulares
Estrutura de uma célula vegetal típica (clique para ampliar): a. Plasmodesmos, b. Membrana plasmática, c. Parede celular, 1.Cloroplasto (d. Membrana tilacóide, e. granum), 2. Vacúolo (f.Vacúolo, g. Tonoplasto), h. Mitocôndria, i. Peroxissomo, j.Citoplasma, k. Pequenas vesículas membranosas, l. Retículo endoplasmático rugoso, 3. Núcleo (m. Poro nuclear, n. Envelope nuclear, o. Nucléolo), p. Ribossomos, q. Retículo endoplasmático liso, r. Vesículas de Golgi, s. Complexo de Golgi, t. Citoesqueleto filamentoso.
Todas as células, tanto procariontes quanto eucariontes, tem umamembrana que envolve a célula, que separa o interior de seu ambiente, regula o que se move dentro e para fora (seletivamente permeável), e mantém o potencial elétrico da célula. Dentro da membrana, umcitoplasma salino ocupa a maior parte do volume da célula.
Todas as células possuem DNA, o material hereditário dos genes, e RNA, contendo as informações necessárias para sintetizar várias proteínas comoenzimas, as máquinas primária da célula. Existem também outros tipos debiomoléculas nas células. Esta seção lista estes componentes primários da célula, e em seguida, descreve brevemente a sua função.
Estrutura de uma célula animal típica (clique para ampliar): 1.Nucléolo, 2. Núcleo celular, 3. Ribossomos, 4. Vesículas, 5.Ergastoplasma ou Retículo endoplasmático rugoso (RER), 6.Complexo de Golgi, 7. Microtúbulos, 8. Retículo endoplasmático liso (REL), 9. Mitocôndrias, 10. Vacúolo, 11. Citoplasma, 12.Lisossomas, 13. Centríolos.
Membrana
O citoplasma de uma célula está rodeado por uma membrana celular ou membrana plasmática. A membrana plasmática em plantas e procariontes é normalmente coberta por uma parede celular. Esta membrana serve para separar e proteger uma célula do seu ambiente circundante e é feita principalmente a partir de uma camada dupla de lipídeos (hidrófoba semelhante as moléculas de gordura) e moléculas de fósforo hidrofílicas.
Assim, a camada é chamada uma bicamada de fosfolípido. Pode também ser chamada de uma membrana mosaico fluido. Incorporadas dentro desta membrana há uma variedade de moléculas de proteínas que actuam como canais e bombas que movem diferentes moléculas para dentro e para fora da célula.
A membrana é dita ser 'semi-permeável', na medida em que pode deixar uma substância (molécula ou íon) passar livremente, passar através de uma forma limitada ou não passar de jeito nenhum. As membranas da superfície celular também contém proteínas receptoras que permitem que as células detectem moléculas externas de sinalização, tais como hormonas.
Citoesqueleto
O citoesqueleto atua para organizar e manter a forma da célula; âncorar organelas no lugar; ajuda durante a endocitose, a absorção de materiais externos por uma célula, e na citocinese, a separação de células filhas após a divisão celular; e move partes da célula em processos de crescimento e de mobilidade. Normalmente, 20-35% das proteínas de uma célula estão ligadas ao citoesqueleto embora esta quantidade possa variar sendo consideravelmente maior nas células musculares.
O citoesqueleto eucariótico é composto por microfilamentos, filamentos intermediários e microtúbulos. Existe um grande número de proteínas associadas a eles, cada uma controlando uma estrutura da célula, orientando, agrupando, e alinhando os filamentos. O citoesqueleto procariótico é bem menos estudado, mas está envolvido na manutenção da forma da célula, na polaridade e na citocinese.
Material genético
Dois tipos diferentes de material genético existem: ácido desoxirribonucleico (ADN) e ácido ribonucleico (ARN). A maioria dos organismos usa o ADN para o seu armazenamento de informação de longo prazo, mas alguns vírus (por exemplo, os retrovírus) têm ARN como seu material genético.
A informação biológica contida num organismo é codificado em seu ADN ou em sua sequência de ARN. O ARN é também utilizado para o transporte de informação (por exemplo, ARN mensageiro) e funções enzimáticas (por exemplo, o ARN ribossomal) em organismos que utilizam ADN para o código genético em si. Moléculas de ARN de transporte (tARN) são usadas para adicionar aminoácidos durante a tradução de proteínas.
O material genético procariótico é organizado em uma molécula de ADN circular simples (o cromossoma bacteriano) na região nucleoide do citoplasma. O material genético eucariótico é dividido em diferentes moléculas, lineares chamadas cromossomas dentro de um núcleo discreto, geralmente com material genético adicional, em algumas organelas como mitocôndrias e cloroplastos. (verTeoria da endossimbiose ).
Organelas
O corpo humano contém muitos órgãos diferentes, tais como o coração, pulmão e rim, com cada órgão exercendo uma função diferente. As células também possuem um conjunto de "pequenos órgãos", chamado de organelas, que são adaptados e/ou especializados para a realização de uma ou mais funções vitais. Ambas as células eucarióticas e procarióticas têm organelas mas organelas em eucariotas são geralmente mais complexa e pode ser envoltas em uma membrana.
Existem vários tipos de organelas em uma célula. Algumas (tais como o núcleo e o complexo de Golgi) são tipicamente solitárias, enquanto outras (tais como mitocôndrias, peroxissomas e lisossomas) podem ser numerosas (centenas a milhares). O citosol é o fluido gelatinoso que preenche a célula e rodeia os organelos.
Estruturas de fora da parede celular
Cílios
Em citologia, cílios são apêndices das células eucarióticas com movimento constante numa única direção. Este nome provém do latim, com o significado de pestana, pela sua similaridade aparente.
Cápsula
Uma cápsula gelatinosa está presente em algumas bactérias fora da parede celular. A cápsula pode ser de polissacárido como no pneumococos, meningococos ou de polipéptido como Bacillus anthracis ou ácido hialurónico como em estreptococos. As cápsulas não são marcadas por coloração comum e podem ser detectadas por coloração especial.
Flagelos
Flagelos são os organelos de mobilidade celular. Eles surgem a partir do citoplasma por extrusão através da parede celular. Eles são longos e grossos apêndices filamentados, proteínas em sua natureza. São mais comumente encontrados em células de bactérias, mas também são encontrados em algumas células animais. Alguns flagelos atuam como uma hélice rotativa em contraste aos cílios que agem mais como um remo.
Fímbria
Fímbrias são apêndices em forma de filamentos ou franjas presentes em bactérias. Este apêndices são menores, mais curtos e mais numerosos que os flagelos. Eles são filamentos curtos e finos como cabelos, formados de proteína chamada pilin (antigénico). Fímbrias são responsáveis pela fixação das bactérias aos receptores específicos de células humanas (aderência).
Célula animal
Célula animal é uma célula eucariótica ou seja, uma célula que apresenta o núcleo delimitado pela membrana (carioteca), podem ser também unicelulares, como as amebas. Há também, as pluricelulares, como plantas e animais. A célula animal (como toda a célula eucariótica) é delimitada pela membrana plasmática, ribossomo, citoplasma, mitocôndria e núcleo.
A palavra célula (que vem da palavra cella que significa caixa pequena) foi usada pela 1° vez em 1665, pelo inglês Robert Hooke (1635-1703). Com um microscópio muito simples ele observou pedaços de cortiça, e ele percebeu que ela era formada por compartimentos vazios que ele chamou de células.
Matthias Schleiden e Theodor Schwann,após muitos anos de observações,propuseram a teoria celular.Essa teoria afirma que todo ser vivo é formado por células. Em 1855, o pesquisador alemão Rudholph Virchow deu um passo adiante, declarando que toda célula surge de outra célula preexistente
Na célula animal não há celulose em suas paredes nem clorofila no seu interior, diferente da célula vegetal.
- Célula animal (sem cloroplastos)
Cromossoma
Um cromossoma é uma longa sequência de DNA, que contém vários genes, e outras sequências de nucleótidos (nucleotídeos) com funções específicas nas células dos seres vivos.
Nos cromossomas dos eucariontes, o DNA encontra-se numa forma semi-ordenada dentro do núcleo celular, agregado a proteínas estruturais, as histonas (Fig. 1), e toma a designação decromatina. Os procariontes não possuem histonas nem núcleo. Na sua forma não-condensada, o DNA pode sofrer transcrição, regulação e replicação.
Durante a mitose (ver divisão celular), os cromossomas encontram-se condensados e têm o nome de cromossomas metafásicos e é a única ocasião em que se podem observar com ummicroscópio óptico.
O primeiro investigador a observar cromossomas foi Karl Wilhelm von Nägeli em 1842 e o seu comportamento foi descrito em detalhe por Walther Flemming em 1882. Em 1910, Thomas Hunt Morgan provou que os cromossomas são os portadores dos genes.
Cromossomas dos eucariontes
Os eucariontes possuem múltiplos cromossomas lineares dentro do núcleo celular. Cada cromossoma tem um centrômero e, durante a divisão celular, apresenta dois braços (que representam, inicialmente, cópias idênticas) saindo do centrômero, os cromatídeos oucromátides-irmãs. As extremidades dos cromossomas possuem estruturas especiais chamadas telómeros4 que possuem a função de manter a estabilidade estrutural dos cromossomas, iniciar o pareamento dos cromossomas homólogos e ancorar o cromossomo ao envoltório nuclear. A replicação do DNA pode iniciar-se em vários pontos do cromossoma.
Cromossomas dos procariontes
Os cromossomas das bactérias podem ser circulares ou lineares. Algumas bactérias possuem apenas um cromossoma, enquanto outras têm vários. O DNA bacteriano toma por vezes a forma de plasmídeos, cuja função não se encontra bem definida. Porém, existem hipóteses sobre as possíveis funções do plasmídeo, como por exemplo, fornecer uma cópia extra do material genético (assim, se uma cópia fica defeituosa, a outra pode funcionar no lugar dela), ou então para transferência horizontal de genes.
Cromatina
Conhecem-se dois tipos de cromatina:
Eucromatina, que consiste em DNA ativo, ou seja, que se pode expressar como proteínas, e Heterocromatina, que consiste em DNA inativo devido ao fato de estar condensada e que parece ter funções estruturais durante ociclo celular. Podem ainda distinguir-se dois tipos de heterocromatina:
Heterocromatina constitutiva, que nunca se expressa como proteínas, isto é, nunca é transcrita em RNA e que se encontra localizada à volta do centrômero (contém geralmente sequências repetitivas).
Sendo, então, a porção permanentemente condensada da cromatina em todas as células de um organismo;
Heterocromatina facultativa, que, por vezes, se expressa, ou seja, pode ser transcrita em RNA. Logo, a heterocromatina facultativa é a parte da heterocromatina que, num organismo, pode estar condensada em algumas células e em outras não.
O melhor exemplo de heterocromatica facultativa é o cromossoma X dos mamíferos fêmeas. A condensação de um dos cromossomas X das fêmeas ocorre aleatoriamente. Assim, em algumas células teremos o cromossoma X paterno ativo e o cromossoma X materno inativo e vice-versa.
O melhor exemplo de heterocromatica facultativa é o cromossoma X dos mamíferos fêmeas. A condensação de um dos cromossomas X das fêmeas ocorre aleatoriamente. Assim, em algumas células teremos o cromossoma X paterno ativo e o cromossoma X materno inativo e vice-versa.
Nos primeiros estados da mitose, os filamentos de cromatina tornam-se cada vez mais condensados. Eles deixam de funcionar como material genético acessível e formam uma estrutura muito condensada. Eventualmente, os dois cromatídeos (filamentos de cromatina condensada) tornam-se visíveis como um cromossoma, ligados no centrómero.
Microtúbulos longos associam-se ao centrómero e a dois extremos opostos da célula. Durante a mitose, os microtúbulos separam os cromatídeos e puxan-nos em direcções opostas, de maneira a que cada célula filha herde um conjunto de cromatídeos.6 Após a divisão das células, os cromatídeos descondensam-se e podem funcionar de novo como cromatina.
Apesar da sua aparência os cromossomas têm uma estrutura complexa (Fig. 2). Por exemplo, os genes com funções similares estão muitas vezes juntos no núcleo, mesmo que estejam bastante distanciados no cromossoma. O curto braço de um cromossoma pode ser esticado por um cromossoma satélite que contém informação para codificarRNA ribossómico
Espécie 2n de cromossomas
Drosófila 8 Humano 46 Centeio 14 Macaco 48 Coelho 44 Rato 44 Cobaia 16 Carneiro 54 Avoante 16 Cavalo 64 Caracol 24 Galo 78 Minhoca 32 Carpa 104 Porco 40 Borboleta 380 Trigo 42 Samambaia >1200
Cada espécie em particular possui um número de cromossomas característico (Tabela 1). As espécies que se reproduzemassexuadamente têm um conjunto de cromossomas, que é igual em todas as células do corpo. As espécies que se reproduzemsexuadamente têm células somáticas, que são diplóides [2n] (têm dois conjuntos de cromossomas, um proveniente da mãe e outro do pai) ou poliplóides [Xn] (têm mais do que dois conjuntos de cromossomas).
Além das células somáticas, os organismos que se reproduzem sexuadamente possuem os gametas (células reprodutoras), que são haplóides [n] (têm apenas um conjunto de cromossomas). Os gametas são produzidos por meiose de uma célula diplóide da linha germinativa.
Durante a meiose, cromossomas semelhantes de origem materna e paterna (por exemplo o cromossoma 1 de origem materna com o cromossoma 1 de origem paterna) podem trocar pequenas partes de si próprios (crossing-over), e assim criar novos cromossomas que não foram herdados unicamente de um dos progenitores (podendo criar, por exemplo, um cromossoma 1 que apresenta regiões provenientes do cromossoma 1 de origem materna junto com outras regiões do cromossoma 1 de origem paterna).1
Quando um gameta masculino e um gâmeta feminino se unem (fertilização), forma-se um novo organismo diplóide.
Cariótipo
Para determinar o número (diplóide) de cromossomas de um organismo, as células podem ser fixadas em metafase in vitro comcolchicina. Estas células são então coradas (o nome cromossoma foi dado pela sua capacidade de serem corados), fotografadas e dispostas num cariótipo (um conjunto ordenado de cromossomas). Tal como muitas espécies com reprodução sexuada, os seres humanos têm cromossomas sexuais especiais (X e Y), que são diferentes dos autossomas.
Estes últimos têm como finalidade definir as funções corporais. Os cromossomas sexuais nos seres humanos são XX nas fêmeas e XY nos machos. Nas fêmeas, um dos dois cromossomas X está inactivo e pode ser visto em microscópio num formato característico que foi chamado corpos de Barr.
A mitocôndria
A mitocôndria é um dos organelos celulares mais importantes, sendo extremamente relevante para arespiração celular. É abastecida pela célula que a hospeda por substâncias orgânicas como a glicose, as quais processa e converte em energia sob a forma de ATP (Trifosfato de adenosina), que devolve para a célula hospedeira, sendo energia química que pode ser usada em reações bioquímicas que necessitem de dispêndio de energia.
A mitocôndria está presente em grande quantidade nas células: do sistema nervoso (na extremidade dos axônios), do coração e do sistema muscular, uma vez que estas apresentam uma necessidade maior de energia.
A mitocôndria está presente em grande quantidade nas células: do sistema nervoso (na extremidade dos axônios), do coração e do sistema muscular, uma vez que estas apresentam uma necessidade maior de energia.
A mitocôndria está presente na maioria dos eucariontes, excepto num grupo de protistas chamado Archezoa, apesar da análise genômica destes organismos indicar que podem ter perdido as mitocôndrias ao longo da evolução.
A principal evidência disto é o facto de alguns genes codificadores de proteínas mitocondriais terem sido encontrados no genomanuclear destes protistas (Bui & Bradley, 1996).
Foi descrita por Altmann, em 1894 (que as denominou "bioblastos"), sugerindo a sua relação com a oxidação celular. O seu número varia entre as células, sendo proporcional à atividade metabólica de cada uma, indo de quinhentas a mil ou até dez mil dessas estruturas por célula.
Esta apresenta duas membranas fosfolipídicas, uma externa lisa e outra interna que se dobra formando vilosidades, chamadas cristas. A região limitada pela membrana interna é conhecida como matriz mitocondrial, onde existem proteínas, ribossomas e DNAmitocondrial, de forma circular, que contém 37 genes codificadores de 13 proteínas, de 2 rRNAs e 22 tRNAs. Estes são necessários no processo de produção de ATP, ou seja, necessários para que a respiração celular ocorra.
A sua função é vital para a célula, sem a qual há morte celular. O DNA mitocondrial não se tem modificado muito desde do seu princípio, para além do descartar de DNA inutilizado, apesar do seu elevado índice de mutações (10 vezes maior que o DNA nuclear).
O que acontece é que este DNA está apenas sujeito a modificações por mutação, dado não haver maneira do mesmo sofrer recombinação como acontece quando o DNA do espermatozoide entra no núcleo do óvulo, dando-se a recombinação quando metade do DNA de cada parente se junta, formando o ovo, ou zigoto.
Como o que entra na célula sexual feminina vindo do pai é apenas o seu DNA nuclear, as mitocôndrias masculinas ficam de fora, logo não se dá recombinação do seu DNA. O resultado é só recebermos o DNA mitocondrial da mãe, levando a poucas modificações deste ao longo dos tempos.
Os antropologistas aproveitam estas propriedades para examinar, através do DNA mitocondrial, as relações de parentesco entre os grandes grupos de seres vivos. Esta situação mostra-nos o elevado poder da recombinação genética, dado o DNA nuclear estar-se sempre a atrasar em relação ao mitocondrial que sofre mutações 10 vezes mais, ganha um enorme impulso de modificação na recombinação com outros DNAs.
A mitocôndria forma uma extensa rede, denominada rede mitocondrial. Essa rede é constituída por subunidades mitocondriais que podem se fundir ou se dividir de acordo com as necessidades fisiológicas.
O organelo tem sido associado, nos últimos anos, ao processo de morte celular denominado apoptose. Diversas proteínas mitocondriais encontram-se directamente ligadas à apoptose, como as proteínas BCL-2, AIF e o Citocromo C, por exemplo.
A mitocôndria é responsável por muitos processos catabólicos fundamentais para a obtenção de energia para a célula, como a β-oxidação de ácidos graxos, o Ciclo de Krebs e a Cadeia respiratória.
A mitocôndria contém as membranas exteriores e interiores compostas de bicamadas de fosfolípidos e proteínas. As duas membranas, no entanto, têm propriedades distintas.6Devido a esta organização de dupla membrana, existem cinco compartimentos distintos dentro da mitocôndria. São eles:
Membrana exterior mitocondrial,
Espaço intermembranar (o espaço entre as membranas exteriores e interiores),
A membrana mitocondrial interna,
O espaço de cristas (formado por invaginações da membrana interna), e
A matriz (espaço dentro da membrana interna).
Membrana exterior
A membrana externa mitocondrial, o que envolve a organela toda, tem uma proporção de proteína e de fosfolípidos semelhante ao da membrana plasmática eucariótica (cerca de 1:1 em peso). Ela contém um grande número de proteínas integrais chamadas porinas. Estas porinas formam canais que permitem que as moléculas de 5000 Daltons ou menos em peso molecular livremente se difundam de um lado da membrana para o outro.
Proteínas maiores podem entrar na mitocôndria se uma sequência de sinalização em seu N-terminal se ligue a uma grande multisubunidade de proteína chamada Translocase da membrana externa, que então activamente as move através da membrana.8 A ruptura da membrana exterior permite que as proteínas no espaço intermembranar vazem para o citosol, conduzindo à morte celular certa.9
Espaço intermembranar
O espaço intermembranar é o espaço entre a membrana externa e da membrana interna. Como a membrana exterior é livremente permeável a moléculas pequenas, as concentrações de moléculas pequenas, tais como íons e açúcares no espaço intermembranar são as mesmas que o citosol. No entanto, as proteínas grandes devem ter uma sequência específica de sinalização para serem transportadas através da membrana externa, de modo que a composição de proteínas deste espaço é diferente da composição de proteínas do citosol. Uma proteína que está localizada no espaço intermembranar desta maneira é o citocromo c.
Membrana interna
A membrana mitocondrial interna contém proteínas com cinco tipos de funções:
Aquelas que realizam as reações redox de fosforilação oxidativa
ATP sintase, que gera ATP na matriz
Transportes específicos de proteínas que regulam a passagem de metabólitos para dentro e para fora da matriz
Maquinaria de importação de proteínas.
Fusão de mitocôndrias e fissão de proteínas.
Origem
As mitocôndrias têm muitas características em comum com procariontes. Como resultado, se crê que elas originalmente derivem de procariotas endossimbióticas.
A presença de material genético na mitocôndria, ainda por cima DNA circular (típico das bactérias), fez emergir teorias sobre sua origem. A estrutura circular também é encontrada em procariotas, e a semelhança é estendida pelo facto do ADN mitocondrial ser organizada com um código genético variante semelhante ao de proteobacterias.
Isto sugere que seu ancestral, a chamado proto-mitocôndria, era um membro das proteobacterias. Em particular, a proto-mitocôndria era provavelmente estreitamente relacionada com a rickettsia. No entanto, a relação exacta do antepassado da mitocôndria para as alfa-proteobactérias e se a mitocôndria foi formada ao mesmo tempo ou após o núcleo, permanece uma questão controversa.
Hoje em dia a maioria da comunidade científica acredita na teoria da endossimbiose. Esta afirma que a mitocôndria é descendente de uma bactéria. Há milhões de anos atrás, formaram-se as primeiras células que sobreviviam em poças de lamas vulcânicas fervilhantes atestadas de enxofre que servia para estas células produzirem energia. Após a formação dos primeiros oceanos, apareceram as primeiras células fotossintéticas. Estas tinham a capacidade de usar a luz solar para fabricar energia, com libertação de oxigénio.
Passados muitos anos, os índices de oxigénio na atmosfera começaram a aumentar e os de enxofre a diminuir. Nessa altura, os organismos não toleravam nada bem o oxigénio sendo tóxico para os mesmos, já que antes os índices de oxigénio eram residuais. Portanto, quem tinha melhor capacidade de sobrevivência eram os seres que aprenderam a viver com o oxigénio, ou porque aprenderam a usá-lo como fonte de energia, ou porque através de fagocitose ganharam uma relação simbiótica com seres que já tinham essa capacidade, fornecendo protecção e nutrientes em troca.
Os seres celulares antepassados da mitocôndria evoluíram primeiro, em relação ao aumento de percentagem de oxigénio no ar, que os seres unicelulares mais complexos, como por exemplo, os nossos antepassados, portanto estes fagocitaram os outros e ambos ganharam uma relação simbiótica que foi evoluindo, e sendo cada vez mais próxima, tornando-se cada vez mais tolerantes um com o outro.
Agora não há razão para dizer que a mitocôndria é um ser vivo independente, mas sim parte de um, pois a relação simbiótica levou-a a descartar-se do DNA que a possibilitava de viver por si só, tornando-se num organelo de alto rendimento, dado só ter ficado como o DNA que codifica oligonucleótidos: house-keeping e que participam no processo de produção de ATP. A prova evidente de que a mitocôndria é descendente de bactérias é: o seu próprio DNA ser muito parecido com o das bactérias de hoje em dia: é circular e não tem intrões;13 a mitocôndria não tem núcleo organizado; a mitocôndria tem uma camada dupla de lipídeos, resultante da eventual fagocitose.
Ciclo de Krebs
O ciclo de Krebs, ácido cítrico ou tricarboxílico, corresponde a uma série de reacções químicas que ocorrem na vida da célula e no seu metabolismo. Descoberto por Sir Hans Adolf Krebs (1900-1981).
O ciclo é executado na mitocôndria dos eucariontes e no citoplasma dos procariontes. Trata-se de uma parte do metabolismo dosorganismos aeróbicos (utilizando oxigênio da respiração celular); organismos anaeróbicos utilizam outro mecanismo, como a glicólise= outro processo de fermentação independente do oxigênio.
O ciclo de Krebs é uma rota anfibólica, catabólica e anabólica , com a finalidade de oxidar a acetil-CoA (acetil coenzima A), que se obtém da degradação de carboidratos, ácidos graxos e aminoácidos a duas moléculas de CO2.
Este ciclo inicia-se quando o piruvato que é sintetizado durante a glicólise é transformado em acetil CoA (coenzima A) por acção da enzima piruvato desidrogenase. Este composto vai reagir com o oxaloacetato que é um produto do ciclo anterior formando-se citrato. O citrato vai dar origem a um composto de cinco carbonos, o alfa-cetoglutarato, com libertação de NADH, e de CO2. O alfa-cetoglutarato vai dar origem a outros compostos de quatro carbonos com formação de GTP, FADH2, NADH e oxaloacetato. Após o ciclo de Krebs ocorre outro processo denominado fosforilação.
O ciclo de Krebs tem 8 etapas:
Formação do citrato
Formação do isocitrato via cis-aconitato
Oxidação do isocitrato a a-cetoglurato e CO2
Oxidação do a-cetoglurato a succinil-CoA e CO2
Conversão do succinil-CoA em succinato
Oxidação do succinato a fumarato
Hidratação do fumarato produz malato
Oxidação do malato a oxalato
A cada volta do ciclo de Krebs são produzidos três moléculas de NADH, uma de FADH2, uma de nucleosídeo trifosfato (ATP ou GTP).
β-oxidação de ácidos graxos[editar | editar código-fonte]
É adicionada a coenzima A (coA) aos ácidos graxos de cadeia longa, e esses ácidos graxos, chamados CoA graxos, são identificados pelo complexo proteico carnitina e assim migram para dentro da mitocôndria. Na mitocôndria, os ácidos graxos unem-se com as enzimas metabólicas, gerando assim o complexo acetil-coA.
O piruvato, então, une-se ao complexo acetil-coA, formando-se, assim, o ácido pirúvico, que é extremamente perigoso para a célula. A sua presença em grandes quantidades pode ser mutagénico, portanto, carcinogénico (ou seja, pode provocar cancro, hanseníase, e algumas doenças respiratórias).
Das 100 trilhões de células humanas, apenas 10% são de fato humanas
Leia mais em :
http://misteriosdomundo.com/100-milhoes-celulas-humanas-10-sao-fato-humanas#ixzz2wYh8YxEX
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Cientistas lançaram essa semana o primeiro catálogo de bactérias, vírus e outros microrganismos que povoam cada canto do corpo humano.
Os pesquisadores esperam que o avanço represente um importante passo para a compreensão de como os micróbios ajudam a tornar a moldar a saúde humana.
O corpo humano contém cerca de 100 trilhões de células, mas apenas 1 em cada 10 são células realmente humanas. O resto são de bactérias, vírus e outros microrganismos.
“O ser humano que vemos no espelho é composto em sua maior parte por micróbios”, disse Lita Proctor, do Instituto Nacional de Saúde, EUA, que está conduzindo o projeto.
Além de mapear todos os micróbios que habitam o corpo humano, o projeto também mapeou todos os genes – todos os recursos metabólicos que eles trazem para apoiar a saúde humana.
Micróbios extraem vitaminas e outros nutrientes que precisamos para sobreviver, ensinando nosso sistema imunológico a reconhecer invasores perigosos e até mesmo produzir compostos anti-inflamatórios úteis e produtos químicos que combatem outros vírus que poderiam nos fazer mal.
“Estes micróbios são parte de nossa evolução. Tanto quanto podemos dizer, eles são muito importantes para a saúde humana e, provavelmente, muito importante para as doença também”, disse Martin Blaser , da Universidade de Nova York, EUA.
Esses micróbios, geralmente, não nos fazem mal. Mas quando perturbamos seus ecossistemas (tomando muitos antibióticos, por exemplo), eles cuidadosamente se instalam em diferentes partes do nosso corpo, e os cientistas pensam que isso pode nos fazer mal.
Mais de 200 cientistas passaram 5 anos analisando amostras de mais de 200 adultos saudáveis. As amostras vieram de 18 lugares diferentes de seus corpos, incluindo boca , nariz, tripas, orelhas e o interior do cotovelo.
Os cientistas identificaram cerca de 10.000 espécies de micróbios, incluindo muitos nunca antes vistos. Essas 10.000 ou mais espécies têm mais de 8 milhões de genes, o que equivale a 300 vezes o número de genes humanos.
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