INSTITUTO EDUCACIONAL ALFA

CIÊNCIAS BIOLÓGICAS

“CITOLOGIA, HISTOLOGIA E

FISIOLOGIA”

MINAS GERAIS

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SUMÁRIO

UNIDADE 1 - INTRODUÇÃO À CITOLOGIA ................................................................................................ 3

UNIDADE 2 - O METABOLISMO CELULAR ............................................................................................... 31

UNIDADE 3 - INTRODUÇÃO À HISTOLOGIA ............................................................................................ 38

UNIDADE 4 - INTRODUÇÃO À FISIOLOGIA ............................................................................................. 56

REFERÊNCIAS .................................................................................................................................................. 81

3

UNIDADE 1 - INTRODUÇÃO À CITOLOGIA

A Citologia (ou Biologia Celular) é o ramo da biologia que estuda as células

no que diz respeito à sua estrutura, suas funções e sua importância na

complexidade dos seres vivos.

Com o avanço das lentes de

aumento acompanhado pela invenção do

microscópio ótico foi possível observar

estruturas nunca antes vistas pelo homem,

as estruturas conhecidas hoje como

células. A célula observada pelo histórico

Robert Hooke, não tinha essa visibilidade

que possuímos hoje, seu campo de visão

foi muito rústico, eram apenas pequenos

espaços vazios em uma cortiça, similares

as usadas para tampar as bocas de garrafas de vinhos. As células só foram melhor

estudadas com o emprego de técnicas de citoquímica e o auxílio fundamental do

microscópio eletrônico.

A biologia celular se concentra no entendimento do funcionamento dos vários

sistemas celulares, o aprendizado de como estas células são reguladas e a

compreensão do funcionamento de suas estruturas. Esta ciência se propõe a um

estudo detalhado dos componentes da célula, estruturas que são de importância

vital para a vida, sejam destas pequenas formações ou para a vida dos seres vivos

em geral (os quais são formados por células) Os componentes que dão vida à

célula, e que serão abordados daqui pra frente, compreendem: membrana

citoplasmática, núcleo celular, nucléolo, mitocôndrias, ribossomos, retículos

endoplasmáticos liso e rugoso, lisossomos, complexo de Golgi, peroxissomos,

centríolos, citoesqueleto, parede celular e cloroplastos, sendo estes dois últimos

encontrados somente em vegetais.

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1.1 A Célula

É a menor unidade estrutural básica de um ser vivo. A célula foi descoberta

em 1667 pelo inglês Robert Hooke, que observa um pedaço de cortiça (tecido

vegetal morto) usando um conjunto de lentes de aumento (microscópio rústico).

Hooke observou na ampliação do material que o mesmo era formado por pequenos

compartimentos vazios que mais parecia com os quartos que os monges da época

utilizavam para dormir, como estes compartimentos utilizados pelos monges eram

denominados de célula, batizou os espaços observados naquele pedaço de cortiça

de células. Com o avanço das técnicas de observação e também da microscopia,

aos poucos foi sendo possível descobrir em células vivas a grande complexidade da

menor estrutura viva conhecida até então. Com o uso de corantes, por exemplo, foi

possível a identificação do núcleo celular e dos cromossomos, estrutura com

milhares de informações que hoje em dia são denominados de genes (unidade

genética que determina as características – fenótipo de um indivíduo). Pouco depois,

comprova-se que todas as células de um mesmo organismo têm o mesmo número

de cromossomos. Este número é característico de cada espécie animal ou vegetal e

responsável pela transmissão dos caracteres hereditários.

A moderna teoria celular que todos os seres vivos são constituídos por

células, só foi estabelecida no final do século XIX. Até então as idéias sobre célula

eram limitadas apenas com o aumento microscópio de 2000 vezes de diâmetro e

que mostravam apenas o citoplasma e núcleo. Por essas observações os estudiosos

também puderam verificar que duas ou mais células não se misturavam, isto,

levaram a concluir que deveria existir uma proteção (membrana), pois podiam

verificar que certas substâncias entravam na célula, enquanto outras não. Todas as

especulações só puderam ser concluídas no século XX com o desenvolvimento da

microscopia eletrônica.

Existem diversos tipos (célula animal, célula vegetal, etc.) e formas variadas

de células como veremos mais adiante. Apesar das diferenças que as células

podem apresentar quando comparadas em seus aspectos funcionais podemos

verificar que todas necessitam de energia externa para combinarem átomos e

moléculas simples por elas colhidas no ambiente, na formação de novas

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substâncias; perpetuam informações relativas a seus processos de síntese, isto é,

transmitem, às células descendentes, características de organização iguais às suas,

de maneira que o processo de reprodução possa repetir-se infinitamente. A célula

constitui, portanto, um laboratório microscópio dentro do qual se processam

fenômenos químicos complexos e dirigidos para algum propósito superior às

necessidades da própria célula.

Uma demonstração prática de que as células atuam em função de objetos

supra-individuais, está na especialização das células dos organismos complexos. No

homem, por exemplo, há células especializadas em contração muscular (fibras

musculares), transmissão de impulsos nervosos (neurônios), produção de

substâncias químicas (hormônios e outros), estrutural (conjuntivo) e até mesmo

reprodutor. Uma das características mais impressionantes dessa estrutura esta na

capacidade de se diferenciar e dar origem a partir de uma única célula, a células de

aspectos e funções bem diferenciadas.

1.2 Células Procarióticas e Eucarióticas: Dois Modelos

De acordo com a organização estrutural, as células são divididas em:

procariontes e eucariontes.

Célula

Procarionte

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Célula Eucarionte

As células procariontes ou procarióticas também chamadas de protocélulas

são muito diferentes das eucariontes. Como principais características temos: a

ausência de carioteca individualizando o núcleo celular, ausência de algumas

organelas e pelo pequeno tamanho que se acredita que se deve ao fato de não

possuírem compartimentos membranosos originados por evaginação ou

invaginação. Também possuem DNA na forma de um anel não-associado a

proteínas (como acontece nas células eucarióticas, nas quais o DNA se dispõe em

filamentos espiralados e associados às histonas). Estas células são desprovidas de

mitocôndrias, plastídios, complexo de Golgi, retículos endoplasmáticos e, sobretudo

cariomembrana o que faz com que o DNA fique disperso no citoplasma. A este

grupo pertencem seres unicelulares ou coloniais: bactérias, cianófitas

(Cyanobacterias) e PPLO ("pleuro-pneumonia like organisms").

As células eucariontes ou eucarióticas, também chamadas de eucelulas, são

mais complexas do que as procariontes. Possuem membrana nuclear

individualizada e vários tipos de organelas. A maioria dos animais e plantas a que

estamos habituados são dotados deste tipo de células.

É altamente provável que estas células tenham surgido por um processo de

aperfeiçoamento contínuo das células procariontes. 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

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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. 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 plastídios) e mitocôndrias, atualmente há uma corrente de cientistas que

acreditam que a melhor teoria que explica a existência destas organelas é a ―Teoria

da Endossimbiose‖, segundo a qual um ser com uma célula maior possuía dentro

dela uma célula menor e com características apreciáveis, fornecendo uma o refúgio,

e a outra a capacidade de fotossintetizar ou de sintetizar proteínas de interesse.

Nesse grupo encontram-se: células vegetais (com cloroplastos e com parede

celular; normalmente, apenas um grande vacúolo central) e células animais (sem

cloroplastos e sem parede celular; contendo pequenos vacúolos).

1.3 A Microscopia: Desvendando um Mundo Novo

O olho humano desarmado é incapaz de perceber um objeto com um

diâmetro menor que 0.1 mm, a uma distância de 25 cm. Surge, então, fruto da

curiosidade e estudos, o microscópio. O microscópio é um aparelho utilizado para

visualizar estruturas minúsculas como as células.

Acredita-se que o microscópio tenha sido inventado em 1590 por Hans

Janssen e seu fiIho Zacharias, dois Holandeses fabricantes de óculos. Tudo indica,

porém, que o primeiro a fazer observações microscópicas de materiais biológicos foi

o neerlandês Antonie van Leeuwenhoek (1632 - 1723).

Os microscópicos são classificados dependendo do princípio no qual a

ampliação é baseada: ópticos (empregam dois sistemas de lentes, ocular e objetiva,

através das quais a imagem ampliada é obtida) e eletrônicos (empregam um feixe

de elétrons para produzir a imagem ampliada).

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A microscopia óptica é a mais comumente utilizada nos laboratórios de

análises clínicas. Em geral, o microscópico óptico amplia o objeto até certo limite

(1.000 a 2.000 vezes). Esta limitação é devida ao poder de resolução - medida do

menor objeto que pode ser visto ao microscópico.

Pode-se usar um meio (p.ex. óleo de cedro) com o mesmo índice de refração

do vidro da lâmina, para que os raios de luz deixem a lâmina sem refração, seguindo

uma direção reta para dentro da objetiva, aumentando assim o poder de resolução

(P.R.)

A objetiva produz uma imagem

real ampliada do objeto, a qual é ainda

aumentada em escala muito maior pela

ocular, sendo a mesma captada pelo

olho humano.

O Microscópico eletrônico

possui grande vantagem diante do

óptico, apresenta um poder de

resolução 100 vezes maior, em

virtude do comprimento de onda

muito curto dos raios eletrônicos

utilizados. É possível resolução de

objetos tão pequenos quanto 10

Ao (1Ao =10-4 µm). Produz

aumentos úteis de 200.000 a 400.000.

1.4 Envoltórios Celulares: Entrada e Saída de Substâncias

1.4.1 Membrana Plasmática

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A membrana celular é a parte que delimita todas as células vivas, tanto as

procariontes como as eucariontes. Ela estabelece a fronteira entre o meio

intracelular e o meio extracelular (que pode ser a matriz dos diversos tecidos).

Possuem cerca de 7 a 10 nm de espessura e figura nas eletromicrografias como

duas linhas escuras separadas por uma linha central clara. Esta estrutura trilaminar

é comum às outras membranas encontradas nas células, sendo por isso chamada

de unidade de membrana ou membrana unitária.

Houve diversas hipóteses estruturais para as

membranas plasmáticas. Dentre elas, as de maior

importância foram elaboradas por: Davson e

Danielli; Singer e Nicholson, também conhecida

como Mosaico Fluido e utilizada até hoje.

As membranas celulares são fluidas e de

natureza lipoprotéica, organizadas de forma a manter o potencial elétrico da célula e

a controlar o que entra e sai da célula (permeabilidade seletiva da membrana). As

membranas animais possuem ainda o colesterol, e as vegetais possuem outros

esteróis, importantes para o controle da fluidez das membranas. Em certa

temperatura, quanto maior a concentração de esteróis, menos fluida será a

membrana. As células procariontes, salvo algumas exceções, não possuem esteróis.

A estrutura das membranas deve-se primariamente a uma bicamada de fosfolipídios.

Esses lipídios são moléculas longas com uma extremidade hidrofílica e a cadeia

hidrofóbica. O grupo fosfato está situado nas lâminas externas da estrutura

trilaminar. A parte entre as lâminas fosfatadas é composta pelas cadeias

hidrofóbicas. As proteínas são os principais componentes funcionais das

membranas celulares, que podem funcionar como ―canais‖ químicos. Algumas

destas proteínas apenas aderem à membrana (proteínas extrínsecas), enquanto

outras se pode dizer que ―residem‖ ou fazem parte estrutural da própria membrana

(proteínas intrínsecas); entre estas, encontram-se glicoproteínas (proteínas ligadas a

carboidratos). A variedade e quantidade relativa das diferentes moléculas não são

fixas, de modo a manter a fluidez da membrana em diferentes condições ambientais.

As membranas celulares são assimétricas. Exteriormente a membrana

plasmática apresenta uma camada rica em glicídios: o glicocálice. Através da

membrana há conexões protéicas, os fibronexos, entre o citoplasma e

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macromoléculas da matriz extracelular. Os grupos sangüíneos A, B e O, e o fator

Rh, bem como fatores HLA, são antígenos da superfície externa da membrana.

A membrana celular não é estanque, mas uma ―porta‖ seletiva que a célula

usa para captar os elementos do meio exterior que lhe são necessários para o seu

metabolismo e para liberar as substâncias que a célula produz e que devem ser

enviadas para o exterior (sejam elas produtos de excreção, ou secreções que a

célula utiliza para várias funções relacionadas com o meio). O transporte de

substâncias para o interior da célula chama-se endocitose, e o processo invertido é

a exocitose. A membrana é responsável pela manutenção da constância do meio

intracelular, que é diferente do meio extracelular e recepção de nutrientes e sinais

químicos do meio extracelular. Para o funcionamento normal e regular das células,

deve haver seleção das substâncias que entram e impedimento da entrada de

partículas indesejáveis, ou ainda, eliminação das que se encontram no citoplasma.

Por ser o componente celular mais externo e possuir receptores específicos, a

membrana tem a capacidade de reconhecer outras células e diversos tipos de

moléculas, como hormônios. Este reconhecimento é estudado como sinal químico,

que desencadeia diversas reações internas.

As membranas celulares possuem mecanismos de adesão, de vedação do

espaço intercelular e de comunicação entre as células. Não é, nem um corpo rígido,

nem homogêneo – é muitas vezes descrita como um fluido bidimensional e tem a

capacidade de mudar de forma e invaginar-se para o interior da célula, formando

algumas de suas organelas.

É importante, não confundir a membrana celular com a parede celular (das

células vegetais, por exemplo), que tem uma função principalmente de proteção

mecânica da célula. Devido à membrana citoplasmática não ser muito forte, as

plantas possuem a parede celular, que é mais resistente.

A matriz fosfolipídica da membrana foi pela primeira vez postulada em 1825

por Gorter e Grendal; no entanto, só em 1895, Charles Overton deu força a esta

teoria, tendo observado que a membrana celular apenas deixava passar algumas

substâncias, todas lipossolúveis. Mesmo nas membranas não biológicas, como as

de plástico ou celulose, há moléculas que as conseguem atravessar, em

determinadas condições. Dependendo das propriedades da membrana e das

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moléculas (ou átomos ou íons) em presença, o transporte através das membranas

classifica-se em:

Transporte passivo – quando não envolve o consumo de energia do sistema,

sendo utilizada apenas a energia cinética das moléculas; e

Transporte ativo – quando o transporte das moléculas envolve a utilização de

energia pelo sistema; no caso da célula viva, a energia utilizada é na forma de

Adenosina tri-fosfato (ATP).

1.4.2 Transporte passivo

O interior das células – o citoplasma – é basicamente uma solução aquosa de

sais e substâncias orgânicas. O transporte passivo de substâncias na célula pode

ser realizado através de difusão ou por osmose. A difusão se dá quando a

concentração interna de certa substância é menor que a externa, e as partículas

tendem a entrar na célula. Quando a concentração interna é maior, as substâncias

tendem a sair. A difusão pode ser auxiliada por enzimas permeases sendo

classificada como difusão facilitada. Quando não há ação de enzimas, é chamada

difusão simples.

Osmose é o nome dado ao transporte passivo de substâncias líquidas.

Quando a concentração externa de substâncias é maior que a interna, parte do

líquido citoplasmático tende a sair fazendo com que a célula murche - plasmólise.

Quando a concentração interna é maior, o líquido do meio externo tende a entrar na

célula, dilatando-a - deplasmólise. Neste caso, se a diferença de concentração for

muito grande, pode acontecer que a célula estoure. As células que possuem

vacúolos são mais resistentes à diferença de concentração, pois estas organelas,

além de outras funções, agem retendo líquido.

1.4.3 Transporte ativo

O transporte ativo através da membrana celular é primariamente realizado

pelas enzimas ATPases, como a importante bomba de sódio-potássio, que tem

função de manter o potencial eletroquímico das células.

Nota: o transporte pode ainda ser classificado em mediado (envolve

permeases) e não-mediado (dá-se por difusão direta).

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Muitas células possuem uma ATPase do cálcio que opera as concentrações

intracelulares baixas de cálcio e controla a concentração normal (ou de reserva)

deste importante mensageiro secundário. Outra enzima atua quando a concentração

de cálcio sobe demasiadamente. Isto mostra que um íon pode ser transportado por

diferentes enzimas, que não se encontram permanentemente ativas. Há ainda dois

processos em que, não apenas moléculas específicas, mas a própria estrutura da

membrana celular é envolvida no transporte de matéria (principalmente de grandes

moléculas) para dentro e para fora da célula:

endocitose – em que a membrana celular envolve partículas ou fluido do

exterior - fagocitose ou pinocitose - e a transporta para dentro, na forma duma

vesícula; e

exocitose – em que uma vesícula contendo material que deve ser expelido se

une à membrana celular, que depois expele o seu conteúdo.

1.4.4 Parede Celular

A parede celular é uma estrutura que envolve as células de muitos seres

vivos, como as plantas verdes, as algas, os fungos e muitas bactérias. Tem funções

de proteção e suporte e também evita que a célula arrebente quando mergulhada

em um meio hipotônico e geralmente é permeável à troca de íons entre o exterior e

o interior da célula.

A parede celular das plantas verdes (incluindo as plantas vasculares, os

musgos e as algas verdes) é formada essencialmente por microfibrilas de celulose.

Na primeira camada, formada quando a célula ainda está a crescer, as microfibrilas

não apresentam uma direção definida e encontram-se ligadas por ligações

hidrogênio, o que torna a estrutura mais flexível. Nas camadas seguintes, as

microfibrilas já se apresentam

orientadas numa determinada

direção, conferindo maior rigidez à

parede celular.

Quando as células se

dividem, têm de formar uma nova

parede celular. Para isso, forma-

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se ao longo do eixo de divisão uma camada de microtúbulos, chamada fragmoplasto

que ajuda à deposição das microfibrilas de celulose. Uma diferença importante entre

as células das algas verdes e das restantes plantas verdes é que, nas primeiras -

com exceção das Charophyta - os microtúbulos alinham-se perpendicularmente ao

eixo da divisão celular, formando o que se chama de ficoplasto.

Células vizinhas comunicam entre si através de poros na parede celular

chamados plasmodesmos. Estas ligações explicam como as infecções ou outras

doenças se espalham rapidamente por todos os tecidos das plantas.

Para além destas ligações, existe ainda uma camada gelatinosa entre as

paredes celulares das células vizinhas que as mantém ligadas. Esta camada,

chamada lamela média é formada por fibras de celulose entrelaçadas por moléculas

de pectinas e hemiceluloses.

A parede celular das plantas verdes é normalmente permeável aos

fluidos, exceto quando impregnada com lenhina ou suberina, nas plantas com

crescimento secundário. Nos outros grupos de seres vivos tradicionalmente

considerados algas, a parede celular encontra-se normalmente presente e também

formada por polissacarídeos, mas que podem ser de tipos diferentes da celulose.

Nas algas vermelhas as paredes celulares são formadas por um complexo de

microfibrilas dentro de uma matriz mucilaginosa. Agar e carragenina são as duas

espécies de mucilagem típicas das algas vermelhas. O ácido algínico (ou alginato)

juntamente com celulose são os componentes típicos da parede celular das algas

castanhas. As diatomáceas têm as células protegidas por frústulas compostas por

duas peças que se encaixam como as partes de uma placa de Petri, formadas de

sílica opalina, polimerizada. Os dinoflagelados possuem um invólucro exterior (teca)

formado por duas camadas membranosas, no meio das quais se encontra um

complexo de vesículas achatadas que, nas formas "tecadas", contêm placas de

celulose. Muitas espécies de dinoflagelados, no entanto, apresentam células "nuas" -

sem uma verdadeira parede celular.

A constituição da parede celular dos fungos é uma das características que

levou à sua separação num reino separado entre os seres vivos - ela é composta

por fibras de quitina (polissacarídeo, insolúvel e córneo formado por unidades de N-

acetilglicosamina. É o constituinte principal das carapaças dos artrópodes, e está

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presente, com menor importância, em muitas outras espécies animais. É, também, o

constituinte principal das paredes celulares nos fungos).

As paredes celulares das bactéria são tipicamente compostas por

peptideoglicanos (polímeros de polissacarídeos ligados a proteínas). Quando a

parede exterior tem esta composição, a célula tinge de cor púrpura quando fixada

com violeta-cristal, uma preparação conhecida como técnica de Gram - bactérias

"Gram-positivo". Outras bactérias possuem uma parede celular dupla, em que a

interna é uma fina camada de peptideoglicanos, enquanto que a exterior á formada

por carboidratos, lipídeos e proteínas. Estas bactérias não tingem de púrpura com o

corante de Gram - "Gram-negativo". Muitos antibióticos, incluindo a penicilina e seus

derivados, atacam especificamente a parede celular das bactérias.

1.4.5 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.

Os cílios são estruturalmente idênticos aos

flagelos e, por essa razão, estes termos são muitas

vezes usados para as mesmas estruturas. No

entanto, geralmente usa-se o termo cílios nos

casos em que eles são numerosos e curtos. Os cílios encontram-se em todas as

espécies de animais exceto nos artrópodes e nematóides. São raros nas plantas,

mas ocorrem, por exemplo, nas cicadáceas. Os protozoários com cílios (por

exemplo, do filo Ciliophora ou ciliados) usam-nos na locomoção ou simplesmente

para moverem o líquido em que se encontram.

O ser humano e outros mamíferos têm células ciliadas no revestimento

interno da traquéia e brônquios, que servem para reter muco e poeira que poderiam

prejudicar os pulmões, e também nos ovidutos, onde eles ajudam o óvulo a mover-

se do ovário para o útero. Cada cílio é formado por uma membrana que protege uma

matriz de nove microtúbulos que rodeia um núcleo central de dois microtúbulos.

Normalmente chama-se a este tipo de organização uma estrutura 9+2.

15

1.4.6 Flagelos

Em biologia, chamam-se flagelos apêndices das células vivas, em forma de

filamentos, que servem para a sua locomoção (no caso de organismos unicelulares -

flagelados) ou para promover o movimento da água ou outros fluidos no interior do

organismo, quer no processo da alimentação, quer na excreção. Os diferentes

reinos em que se dividem os organismos vivos têm diferentes tipos de flagelos: o

flagelo bacteriano; o flagelo arqueano; e o flagelo eucariótico.

O flagelo bacteriano é um tubo oco, com 20 nanômetros de espessura,

composto pela proteína flagelina, de forma helicoidal com uma dobra à saída da

membrana celular chamada "gancho", que faz com que a hélice fique virada apara o

exterior da célula. Entre o gancho e a estrutura basal existe uma bainha que passa

através de anéis de proteína na membrana celular, que funcionam como

―rolamentos‖. Os organismos Gram-positivo têm dois anéis, um na parede celular e

outro na membrana, enquanto que os Gram-negativo têm quatro anéis, dois na

parede celular e dois na membrana. O flagelo bacteriano é ativado por um ―motor‖

rotativo composto de proteínas, localizado no ponto da membrana interna onde o

flagelo tem a sua origem, e é movido por um fluxo de prótons, causado por um

gradiente de concentrações originado pelo metabolismo da célula (nas espécies de

Vibrio o motor é uma bomba de sódio). O rotor transporta prótons através da

membrana, sendo ativado nesse processo e é capaz de operar de 6.000 a 17.000

rpm, mas, com o filamento normalmente atinge apenas 200 a 1.000 rpm.

Nas bactérias, os componentes do flagelo podem organizar-se

espontaneamente, uma vez que, tanto a estrutura basal como o filamento têm um

centro oco, através do qual as proteínas do flagelo se movem para as suas

respectivas posições. A estrutura basal tem muitas características em comum com

certos tipos de poro secretor, que têm igualmente uma estrutura oca que se estende

para fora da célula e pensa-se que o flagelo bacteriano pode ter sido o resultado da

evolução destes poros.

O flagelo arqueano é uma estrutura dos procariontes exclusivo dos Archaea

superficialmente semelhante ao flagelo bacteriano, uma vez que ambos consistem

em filamentos de flagelinas originados na membrana celular que rodam para

16

movimentar a célula. No entanto, há diferenças fundamentais entre o flagelo

arqueano e o flagelo bacteriano:

o flagelo bacteriano é impulsionado por um fluxo de íons H+ (ou Na+),

enquanto o arqueano é impulsionado por ATP (a energia química das células vivas);

enquanto os flagelos bacterianos rodam independentemente uns dos outros,

os flagelos arqueanos são compostos de feixes de filamentos que rodam como uma

unidade;

os flagelos bacterianos crescem pela adição de unidades de flagelina na

extremidade, enquanto os arqueanos crescem pela adição daquelas unidades na

base; isto provém do fato dos flagelos bacterianos serem mais espessos que os

arqueanos e terem um "tubo" por onde as unidades de flagelina podem chegar à

extremidade, enquanto que o flagelo arqueano é demasiado estreito para permitir

esta ―migração‖.

Estas diferenças parecem indicar que os flagelos bacterianos e arqueanos

são um caso de analogia biológica ou evolução convergente e não de homologia.

O flagelo eucariótico, também chamado cílio ou ondulipódio ("pé ondulante") é

completamente diferente do flagelo das bactérias, tanto em estrutura como em

origem evolucionária. Mas a função é a mesma: criar movimento, quer da célula em

si (nos organismos unicelulares), quer do fluido envolvente. É formado por um

conjunto de nove pares de microtúbulos que

rodeiam dois outros microtúbulos, o axonema.

Na base do flagelo, por dentro da membrana

celular, existe um corpo basal ou

cinetossoma, com cerca de 500 nanômetros de comprimento. O movimento do

flagelo é provocado por energia química, na forma de ATP, que a célula transmite à

proteína dineína, que liga os microtúbulos, fazendo-os deslizar uns contra os outros.

Algumas células têm flagelos, geralmente bem pequenos, organizados em filas

compactas chamadas cinécias, que são os verdadeiros cílios e que normalmente se

movem em sincronia.

1.5 O Citoplasma: Onde as Reações Acontecem

17

O citoplasma é o espaço intracelular entre a membrana plasmática e o

envoltório nuclear em eucariotos, enquanto nos procariotos corresponde a totalidade

da área intracelular. O citoplasma é preenchido por uma matéria coloidal e semi-

fluida denominada hialoplasma, e neste fluido estão suspensos as organelas

celulares. Nos eucariontes, em oposição ao protoplasma, o citoplasma não inclui o

núcleo celular, cujo interior é formado por nucleoplasma.

No geral, citoplasma é tudo o que compreende a célula menos o núcleo. O

componente aquoso do citoplasma (cerca de 80%) é composto por íons e

macromoléculas solúveis como enzimas, carboidratos, sais, proteínas e uma grande

proporção de RNA. Este componente aquoso também é denominada de

hialoplasma. O hialoplasma pode ter uma maior ou menor consistência gelificada,

isso dependendo das condições do meio e da fase de atividade em que a célula se

encontra. Quando mais viscoso é denominado citogel. Quando mais aquoso é

denominado citosol, composto por líquido em movimento. Normalmente as regiões

marginais da célula são mais viscosas que o interior.

Enquanto todas as células possuem citoplasma, células de diferentes grupos

biológicos podem divergir substancialmente nas características dos seus

citoplasmas. Nas células animais, o citoplasma ocupa cerca de metade do volume

da célula, enquanto em células vegetais ele ocupa menos espaço devido à presença

de vacúolos. Desempenha um papel estrutural, mantendo a consistência e a forma

da célula. É também o local de armazenamento de substâncias químicas

indispensáveis à vida. As reações metabólicas vitais têm lugar neste compartimento

celular: glicólise anaeróbia e a síntese protéica.

O componente não solúvel do citoplasma é constituído por organelas:

mitocôndrias, cloroplastos, lisossomos, peroxissomos, ribossomos, vacúolos,

citoesqueleto e outras estruturas membranosas (Aparelho de Golgi e Retículo

Endoplasmático).

1.5.1 Ribossomos

Eles são organelas

não membranosas, ou seja,

não existe uma membrana

18

envolvendo os ribossomos. Originam-se do nucléolo e podem ser encontrados

espalhados no citoplasma (em todas as células), presos uns aos outros por uma fita

de RNAm formando polissomos (também chamados de polirribossomos), ou

grudados nas membranas de uma estrutura chamada retículo endoplasmático

(formando assim o retículo endoplasmático rugoso ou granular).

O ribossomo é formado principalmente (mais ou menos 60% da massa total)

por (flagelo ribossomático) e cerca de 50 tipos diferentes de proteínas. Tem uma

grande e uma pequena subunidade, sendo a grande formada de 49 proteínas + 3

NA`s e a pequena por 33 proteínas + 1 trA. As proteínas produzidas pelos

polirribossomos geralmente permanecem dentro da célula para uso interno, já as

enzimas que serão expelidas, são produzidas pelos ribossomos aderidos à parede

do retículo endoplasmático. As enzimas são inseridas dentro dele, armazenadas em

vesículas que são transportadas para o complexo de Golgi, onde são "empacotadas"

e enviadas para fora da célula.

Na subunidade maior, existem duas regiões onde ocorre o contato direto com

o RNAt: são chamadas Sítio A (Aminoacil) onde ocorre a chegada do RNAt e Sítio P

(Peptidil) onde são formadas as ligações peptídicas pela junção entre os

aminoácidos de ambos os sítios. A ação dos ribossomos na tradução se divide em:

iniciação (AUG - códon de início), alongamento (fatores de alongamento) e

finalização (códons de parada – Stop códon). O ribossomo é funcional apenas

quando suas subunidades estão unidas. Após a construção de cada proteína, as

subunidades se desprendem do RNAm e se separam.

1.5.2 Lisossomos

Lisossomos são organelas citoplasmáticas que têm como função a

degradação de materiais advindos do meio extracelular, assim como a reciclagem

de outras organelas e componentes celulares envelhecidos. Seu objetivo é cumprido

através da digestão intracelular controlada de macromoléculas (como, por exemplo,

proteínas, ácidos nucléicos, polissacarídeos, e lipídios), catalisada por cerca de 50

enzimas hidrolíticas, entre as quais se encontram proteases, nucleases,

glicosidases, lipases, fosfolipases, fosfatases, e sulfatases. Todas essas enzimas

possuem atividade ótima em pH ácido (aproximadamente 5,0) o qual é mantido com

19

eficiência no interior do lisossomo. Em função disto, o conteúdo do citosol é

duplamente protegido contra ataques do próprio sistema digestivo da célula, uma

vez que a membrana do lisossomo mantém as enzimas digestivas isoladas do

citosol (essa função é exercida, aparentemente, pelos carboidratos que ficam

associados à face interna da membrana), mas mesmo em caso de vazamento,

essas enzimas terão sua ação inibida pelo pH citoplasmático (aproximadamente 7,2)

causando dano reduzido à célula.

Os lisossomos são caracterizados, não só por seu conteúdo enzimático, como

por sua membrana envoltória única dentre as organelas: proteínas transportadoras

contidas nessa membrana, permitem que os produtos finais da digestão de

macromoléculas (tais como aminoácidos, açúcares, nucleotídeos e até mesmo

pequenos peptídeos) transitem para o citosol onde serão excretados ou reutilizados

pela célula. A membrana do lisossomo possui também bombas de H+, que, através

da hidrólise de ATP, bombeiam íons H+ para o lúmen, mantendo assim o pH ácido,

ideal para a ação enzimática. A maioria das membranas lisossomais é altamente

glicosilada, de modo que lhe é conferida proteção das enzimas contidas no lúmen.

A formação do lisossomo representa a interseção entre a via secretória,

através da qual as proteínas lisossomais são processadas, e a via endocítica,

através da qual as moléculas extracelulares são adquiridas na membrana celular.

Durante a endocitose, materiais extracelulares são internalizados através de

vesículas endocíticas revestidos por clatrina (clathrin-coated), que se desprendem

da membrana plasmática e depois se fundem com o endossomo precoce (early

endosome). Os componentes membranosos são então reciclados e o endossomo

precoce gradualmente amadurece para um endossomo maduro (late endosome) que

é o precursor do lisossomo. Uma das mudanças mais significativas desse

amadurecimento é a queda do pH para aproximadamente 5,5, que desempenha um

papel vital na entrega das hidrolases ácidas lisossomais pela rede Trans-Golgi ao

endossomo maduro.

As hidrolases ácidas são sinalizadas para o lisossomo através de resíduos de

manose-6-fosfato, que são reconhecidos pelos receptores de manose-6-fosfato da

rede Trans-Golgi e empacotados em vesículas revestidas por clatrina. Após a

remoção desse revestimento de clatrina, a vesícula transportadora se funde com o

endossomo maduro e o pH ácido interno faz com que as hidrolases ácidas se

20

desprendam do receptor de manose-6-fosfato. As hidrolases então são liberadas no

lúmen do endossomo, enquanto os receptores permanecem na membrana e são

eventualmente reciclados no AG. Os endossomos maduros então se transformam

em lisossomos ao adquirirem um conjunto de hidrolases ácidas que começam a

digerir as macromoléculas originalmente incorporadas ao endossomo pela

endocitose.

No entanto existem também duas rotas alternativas das quais derivam os

materiais a serem digeridos pelo lisossomo: a fagocitose e a autofagia. Na

fagocitose, células específicas, tais como os macrófagos, incorporam e degradam

partículas grandes como bactérias e células envelhecidas que precisam ser

eliminadas do corpo. Tais partículas são incorporadas em vacúolos fagocíticos

(denominados fagossomos). Os fagossomos então se fundem aos lisossomos

resultando na digestão de seus conteúdos. Os lisossomos formados através dessa

via (fagolisossomos) podem ser consideravelmente grandes e heterogêneos uma

vez que sua forma e tamanho são determinados pelo material a ser digerido. Os

lisossomos são também responsáveis pela autofagia, ou seja, a digestão gradual de

componentes da própria célula. O primeiro passo da autofagia é um mecanismo de

envolvimento da organela a ser digerida por uma membrana derivada do retículo

endoplasmático, formando então uma vesícula denominada autofagossomo. Esse

autofagossomo, de maneira análoga ao fagossomo, se funde ao lisossomo

ocorrendo então a digestão de seu conteúdo.

1.5.3 Peroxissomo

Peroxissomo é uma organela esférica, envolvida por uma membrana,

vesicular presente no citoplasma, sobretudo em células vegetais. São relativamente

pouco conhecidos, mas sabe-se que exercem função. No metabolismo celular

encontra-se o peróxido de hidrogênio - H2O2 (a água oxigenada, substância

potencialmente tóxica ao organismo por ser uma fonte de radicais livres). Nela está

presente uma típica enzima chamada catalase que reparte o peróxido de hidrogênio

em água, H2O e oxigênio, O2 molecular.

Esta organela tem uma grande importância visto que tem a capacidade de

degradar compostos tóxicos para a célula transformando-os em compostos menos

21

tóxicos. Os produtos que vão ser degradados são marcados pela pex5 que os leva

até ao peroxissomo onde atuam sobre ele as catalases e as oxidases que são

enzimas que catalisam a sua transformação em peróxido de hidrogênio.

Os peroxissomos são organelas de dupla membrana, 0,2 a 1 micrômetros de

diâmetro que estão presentes na maioria das células. Em mamíferos, estas

organelas foram consideradas sem importância até que Goldfischer descobriu a

ausência dessas organelas no fígado e no túbulo proximal renal em pacientes com

síndrome de Zellweger (cérebro-hepatorenal). É uma doença congênita, descrita

clinicamente pela primeira vez em 1964, que envolve o cérebro, fígado, glândula

adrenal, ossos e rins. A falta dos peroxissomos causa doenças graves, assim como

defeitos em suas enzimas, levam a falhas metabólicas. As investigações neste

campo têm sido intensas nas últimas duas décadas. Hoje, muitas enzimas são

conhecidas por estarem localizadas nos peroxissomos, muitas das quais estão

relacionadas ao metabolismo dos lipídeos. Em particular, Beta-oxidação de ácidos

graxos de cadeia muito longa (VLCFA; isto é, ácidos graxos com 24 ou mais átomos

de carbono) são metabolizadas inicialmente no interior dos peroxissomos. Quando a

cadeia carbônica é reduzida a um tamanho igual a 22 átomos de carbonos, a Beta-

oxidação pode continuar no interior da mitocôndria.

1.5.4 Retículo Endoplasmático

O retículo endoplasmático é formado por canais delimitados por membranas.

Esses canais comunicam-se com o envoltório nuclear (carioteca).

O retículo endoplasmático pode ser

considerado uma rede de distribuição, levando

material de que a célula necessita de um ponto

qualquer até seu ponto de utilização. O retículo

endoplasmático tem, portanto função de

transporte servindo como canal de

comunicação entre o núcleo celular e o

citoplasma. Reconhecem-se dois tipos de retículo endoplasmático:

Retículo endoplasmático rugoso ou Ergastoplasma: o retículo endoplasmático

rugoso (RER) é formado por sistemas de túbulos achatados e ribossomos aderidos

22

à membrana o que lhe confere aspecto granular. Ele participa da síntese de

proteínas, que serão enviadas para o exterior das células. É também chamado

ergastoplasma, palavra originada do grego ergozomai, que significa elaborar,

sintetizar. Esse tipo de retículo é muito desenvolvido em células com função

secretora. É o caso, por exemplo, das células do pâncreas, que secretam enzimas

digestivas, e também o caso das células caliciformes da parede do intestino, que

secretam muco.

Retículo endoplasmático liso: o retículo endoplasmático liso (REL/SER -

Smooth Endoplasmatic Reticulous) é formado por sistemas de túbulos cilíndricos e

sem ribossomos aderidos a membrana. Ele participa principalmente da síntese de

esteróides, fosfolipídios e outros lipídios. Atua também na degradação do etanol

ingerido em bebidas alcoólicas, assim como a degradação de medicamentos

ingeridos pelo organismo como antibióticos e barbitúricos (substâncias anestésicas),

desta forma o REL tem, como uma de suas funções, a desintoxicação do organismo.

Esse tipo de retículo é abundante principalmente em células do fígado e das

gônadas. O etanol, ou mesmo certas drogas, como sedativos, quando ingeridos em

excesso ou com freqüência, induzem a proliferação do retículo não-granuloso e de

suas enzimas. Isso aumenta a tolerância do organismo à droga, o que significa que

doses cada vez mais altas são necessárias para que ela possa fazer efeito. Esse

aumento de tolerância a uma substância pode trazer como conseqüência o aumento

da tolerância a outras substâncias úteis ao organismo, como é o caso de

antibióticos. Esse é uma alerta importante para que possamos entender parte dos

problemas decorrentes da excessiva ingestão de bebidas alcoólicas e do uso de

medicamentos sem prescrição, e controle médico.

1.5.5 Complexo de Golgi

Em biologia celular, o complexo de Golgi, aparelho de Golgi, dictiossomo,

golgiossomo ou complexo golgiense são organelas encontradas em quase todas as

células eucarióticas. O nome provém de Camilo Golgi, que foi quem o identificou. É

formado por sacos achatados e vesículas, sua função primordial é o processamento

de proteínas ribossomáticas e a sua distribuição por entre essas vesículas.

Funciona, portanto, como uma espécie de sistema central de distribuição na célula,

23

atua como centro de armazenamento, transformação, empacotamento e remessa de

substâncias na célula. É responsável também pela formação dos lisossomos, da

lamela média dos vegetais e do acrossomo do espermatozóide e está ligado à

síntese de polissacarídeos. Acredita-se, ainda, que o complexo de Golgi seja

responsável por alguns processos pós traducionais, tais como adicionar

sinalizadores às proteínas, que as direcionam para os

locais da célula onde atuarão.

A maior parte das vesículas transportadoras

que saem do retículo endoplasmático, e em particular

do retículo endoplasmático rugoso (RER), são

transportadas até ao complexo de Golgi, onde são

modificadas, ordenadas e enviadas na direção dos

seus destinos finais. O complexo de Golgi está

presente na maior parte das células eucarióticas, mas

tende a ser mais proeminente nas células de órgãos

responsáveis pela secreção de certas substâncias, tais como: pâncreas, hipófise,

tireóide, etc.

1.5.6 Microtúbulos

Microtúbulos são estruturas protéicas que fazem parte do citoesqueleto nas

células. São filamentos com diâmetro de, aproximadamente, 24 nm e comprimentos

variados, de vários micra até alguns milímetros nos axônios das células nervosas.

Microtúbulos são formados pela polimerização da proteína tubulina. As duas

extremidades de um microtúbulo são designadas

como (+), pois se polimeriza mais rapidamente, e

(-), se polimeriza mais vagarosamente.

Os microtúbulos são cilíndricos e ocos.

São polimerizados a partir de um centríolo no

centro do citoplasma celular. Além da função

estrutural, os microtúbulos têm outras funções.

Eles formam um substrato onde proteínas

motoras celulares podem interagir e assim, são usados no transporte intracelular.

24

Uma notável estrutura envolvendo os microtubúlos é o fuso mitótico, usado por

células eucariontes para organizar a divisão celular. Os microtúbulos também fazem

parte dos flagelos das células eucarióticas (flagelos das procarióticas são

completamente diferentes).

1.5.7 Mitocôndria

A mitocôndria é uma das mais importantes organelas celulares. A mitocôndria

é abastecida pela célula que a hospeda por substâncias orgânicas como oxigênio e

glicose, as quais processam e convertem em

energia na forma de ATP, e fornece para a

célula hospedeira. Tendo como função a

liberação de energia, a mitocôndria se faz

excessivamente presente em células do

sistema nervoso e no coração, uma vez que

estes apresentam uma demanda maior de

energia.

Presente na maioria dos eucariontes,

exceto em um grupo de protistas chamado Archezoa, entretanto a análise genômica

desses organismos indica que eles podem ter perdido a mitocôndria ao longo da

evolução. A principal evidência disso é que alguns genes codificadores de proteínas

mitocondriais têm sido encontrados no genoma nuclear desses protistas (Bui &

Bradley, 1996). Foi descrita por Altmann, em 1894 (que as denominou "bioblastos"),

sugerindo sua relação com a oxidação celular. Seu número varia entre as células,

sendo proporcional à atividade metabólica de cada uma, indo de quinhentas, mil ou

até dez mil dessas estruturas por célula.

Apresentam 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,

ribossomos e DNA que codifica proteínas necessárias à respiração celular. A

presença de material genético na mitocôndria fez emergir teorias sobre sua origem.

Muitos biólogos argumentam que a mitocôndria um dia teria sido um organismo

bacteriano fagocitado por uma célula eucariota, passando a partir daí a viver em

simbiose com seu hospedeiro. Seja qual for sua origem, sua função é vital para a

25

célula, sem a qual há morte celular - e morte da própria mitocôndria. Sendo assim,

as mitocôndrias foram selecionadas como entidades com baixo índice de mutações.

Geneticistas aproveitam essa propriedade para examinar, através do DNA

mitocondrial, as relações de parentesco entre os grandes grupos de seres vivos. As

mitocôndrias evoluem cerca de 20 vezes mais rápido do que as células normais.

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. A organela tem sido associada, nos

últimos anos, ao processo de morte celular denominado apoptose. Diversas

proteínas mitocondriais encontram-se diretamente ligadas a 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-oxidaçao de ácidos graxos, o Ciclo de Krebs e a Cadeia

respiratória.

1.5.8 Vacúolo

Os vacúolos (do latim "vacus" - vácuo) são estruturas celulares, muito

abundantes nas células vegetais, contidas no citoplasma da célula, de formas mais

ou menos esféricas ou ovulares, geradas pela própria célula ao criar uma membrana

fechada que isola certo volume celular do resto do citoplasma. Seu conteúdo é

fluido, armazenam produtos de nutrição ou de refugo, podendo conter enzimas

lisossômicas ou até mesmo pigmentos, caso em que tomam o nome de vacúolos de

suco celular.

Nas células animais os vacúolos são raros e não têm nenhum nome

específico. Contudo, as células do tecido adiposo (os adipócitos) possuem vacúolos

repletos de gordura, que servem como reserva energética. Nos protozoários podem

ter funções diversas, como seus nomes indicam: vacúolo digestivo, vacúolo pulsátil

ou excretor.

26

1.5.9 Centríolos

São feixes curtos de microtúbulos localizados no citoplasma das células

eucariontes, ausentes em procariontes e nas angiospermas (plantas com frutos).

Normalmente, as células possuem um par de centríolos posicionados lado a lado ou

posicionados perpendicularmente. São constituídos por nove túbulos triplos ligados

entre si, formando um tipo de cilindro. Dois centríolos dispostos perpendicularmente

formam um diplossomo. Têm origem comum com os centrossomos que dão origem

a flagelos e cílios que efetuam o movimento em certos tipos celulares e organismos

protistas.

O mecanismo de ativação e funcionamento do centríolo não está bem

explicado até o momento. Mas sabe-se que exerce função vital na divisão celular.

Durante os processos mitótico e meiótico, feixes de microtúbulos e microfibrilas são

sintetizados no citoplasma, e posicionados de modo a uma de suas extremidades

ficarem ligadas ao centríolo, enquanto a outra extremidade prende-se a alguma

estrutura celular. Esta polarização e os microtúbulos associados são conhecidos

como fuso acromático. O próprio centríolo é duplicado, e cada novo centríolo com os

microtúbulos associados migra para uma extremidade da célula, puxando para si

cada estrutura originada na reprodução celular. O centríolo, portanto, age como

organizador das estruturas celulares durante sua reprodução. Acredita-se que haja

outras funções para os centríolos durante a intérfase.

1.6 O Núcleo Celular

O núcleo celular, descoberto em 1833 pelo pesquisador escocês Robert

Brown, é uma estrutura presente nas células eucariontes,

que contém o ADN (ou DNA) da célula. É delimitado pelo

envoltório nuclear, e se comunica com o citoplasma

através dos poros nucleares. O núcleo possui duas

funções básicas: regular as reações químicas que

ocorrem dentro da célula, e armazenar as informações

genéticas da célula. O seu diâmetro pode variar de 11 a

22,25 μm.

27

Além do material genético, o núcleo também possui algumas proteínas com a

função de regular a expressão gênica, que envolve processos complexos de

transcrição, pré-processamento do mRNA (RNA mensageiro), e o transporte do

mRNA formado para o citoplasma. Dentro do núcleo ainda podemos encontrar uma

estrutura denominada nucléolo, que é responsável pela produção de sub-unidades

dos ribossomos.

O envoltório nuclear é responsável tanto por separar as reações químicas que

ocorrem dentro do citoplasma daquelas que ocorrem dentro do núcleo, quanto por

permitir a comunicação entre esses dois ambientes. Essa comunicação é realizada

pelos poros nucleares que se formam da fusão entre a membrana interna e a

externa do envoltório nuclear.

O interior do núcleo é composto por uma matriz denominada de

nucleoplasma, que é um líquido de consistência gelatinosa, similar ao citoplasma.

Dentro dele estão presentes várias substâncias necessárias para o funcionamento

do núcleo, incluindo bases nitrogenadas, enzimas, proteínas e fatores de

transcrição. Também existe uma rede de fibras dentro do nucleoplasma (chamada

de matriz nuclear), cuja função ainda está sendo discutida.

O DNA presente no núcleo encontra-se geralmente organizado na forma de

cromatina (que pode ser eucromatina ou heterocromatina), durante o período de

intérfase. Durante a divisão celular, porém, o material genético é organizado na

forma de cromossomos. Sua posição é geralmente central, acompanhando o

formato da célula, mas isso pode variar de uma para outra. Nos eritrócitos dos

mamíferos, o núcleo está ausente.

O envelope nuclear é composto por duas membranas celulares dispostas em

paralelo (uma interior e outra exterior) e separadas por 10 a 50 nanômetros. O

envelope nuclear envolve completamente o núcleo e separa o material genético da

célula do citoplasma, servindo como barreira à difusão livre de macromoléculas

entre o nucleoplasma e o citoplasma. A membrana nuclear externa é contínua com a

membrana do retículo endoplasmático rugoso (RER), estando igualmente recoberta

de ribossomos. O espaço entre as membranas nucleares é chamado de espaço

perinuclear e tem continuidade com o lúmen do RER.

Nucléolo é um organóide presente em células eucarióticas, ligado

principalmente à coordenação do processo reprodutivo das células (embora

28

desapareça logo no início da divisão celular) e ao controle dos processos celulares

básicos, pelo fato de conter trechos de DNA específicos, além de inúmeras

proteínas associadas ou não a RNAr.

São corpúsculos arredondados de aspecto esponjoso, mergulhados

diretamente no nucleoplasma, uma vez que não possuem membrana envolvente.

O nucléolo tem por função a organização dos ribossomos. Quanto maior o

seu número e tamanho, maior é a síntese protéica da célula. A porção fibrilar densa

é mais central e é formada por RNAr (RNA ribossômico) e proteínas ribossomais. A

porção granular é mais periférica e é formada por subunidades ribossômicas em

formação. A região organizadora do nucléolo é a cromatina associada ao nucléolo,

que na divisão encontra-se nos satélites dos cromossomos acrocêntricos. Não é

uma estrutura compacta, pois nota-se a invasão do nucleoplasma. Forma os

ribossomos a partir das proteínas ribossômicas, que são importadas do citoplasma e

se associam com o RNAr.

1.7 A Divisão Celular

Divisão celular é o processo pelo qual uma célula (chamada célula-mãe) se

divide em duas células-filhas. Nos organismos multicelulares, este processo pode

levar ao crescimento do indivíduo (por crescimento dos tecidos), ou apenas à

substituição de células senescentes por células novas. Nos organismos unicelulares,

como as bactérias e muitos protistas, este é o processo de reprodução assexuada

ou vegetativa.

As células Procarióticas dividem-se por fissão binária, enquanto que as

Eucarióticas seguem um processo de divisão do núcleo, chamada mitose, seguida

pela divisão da membrana e do citoplasma chamado citocinese.

As células diplóides podem ainda sofrer meiose para produzir células

haplóides - os gametas ou esporos durante o processo de reprodução. Neste caso,

normalmente uma célula dá origem a quatro células-filhas embora, por vezes, nem

todas sejam viáveis.

Há um momento em que a célula começa a crescer muito, diminuindo a sua

relação área/volume. Quando a área da membrana plasmática é muito pequena em

relação ao volume total da célula, há dificuldades na absorção e transporte de

29

nutrientes, sendo assim necessário que haja a divisão celular. Nesse processo o

centríolo, formando as fibras do fuso, ajuda os cromossomos a se movimentarem.

As hemácias e os neurônios não fazem divisão celular.

Mitose

Meiose

Ciclo Celular

Em biologia, chama-se ciclo celular ao conjunto de processos que se passam

numa célula viva entre duas divisões celulares. O ciclo celular consiste na Interfase

e na fase mitótica, que inclui a mitose e a divisão celular (citocinese).

Fases do Ciclo Celular

- Intérfase: a vida de uma célula começa no momento em que a divisão

celular que a originou acaba e o momento em que ela mesma se divide ou morre

(toda a atividade celular cessa). A intérfase corresponde ao período entre o final de

uma divisão celular e o início da segunda. Geralmente a célula encontra-se nesta

fase maior parte da sua vida. Durante esta fase o DNA não é visível ao microscópio

óptico. A intérfase divide-se em três fases:

30

Fase G1: nesta fase sintetizam-se muitas proteínas, enzimas e RNA, verifica-

se também a formação de organitos celulares e, conseqüentemente, a célula cresce.

Fase S: é nesta fase que ocorre a auto-replicação das moléculas de DNA

(diz-se no plural porque para cada cromossomo existe uma molécula de DNA). A

partir deste momento os cromossomos passam a possuir dois cromatídeos ligados

por um centrômero.

Fase G2: neste período dá-se a síntese de moléculas necessárias à divisão

celular (como os centríolos).

- Fase mitótica: como já foi dito a fase mitótica divide-se em duas fases - a

mitose (ou cariocinese) e a citocinese.

Mitose: nesta fase ocorre a divisão nuclear (nas células eucarióticas). É um

processo contínuo, no entanto distinguem-se quatro fases:

Prófase: é a etapa mais longa da mitose. Os filamentos de cromatina

enrolam-se, tornando-se cada vez mais curtos, possibilitando assim a sua

observação ao microscópio óptico. Os dois pares de centríolos afastam-se em

sentidos opostos, entre eles forma-se o fuso acromático (sistema de microtúbulos

protéicos que se agrupam e formam fibrilas). Quando os centríolos alcançam os

pólos da célula o invólucro nuclear quebra e os nucléolos desaparecem.

Metáfase: os cromossomos atingem a máxima condensação. O fuso

acromático completa o desenvolvimento e algumas fibrilas ligam-se aos centrômeros

(as outras ligam os dois centríolos). Os cromossomos encontram-se alinhados no

plano equatorial (plano eqüidistante dos dois pólos da célula) constituindo a placa

equatorial.

Anáfase: as fibrilas encurtam-se e começam a afastar-se. Dá-se a clivagem

dos centrômeros. Os cromatídeos que antes pertenciam ao mesmo cromossomo,

agora separados, constituem dois cromossomos independentes.

Telófase: a membrana nuclear forma-se à volta dos cromossomos de cada

pólo da célula, passando a existir assim dois núcleos com informação genética igual.

Os nucléolos aparecem. O fuso mitótico dissolve-se. Os cromossomos

descondensam e tornam-se menos visíveis.

Citocinese: corresponde à divisão celular e, conseqüentemente, à

individualização das duas células-filhas. A citocinese difere conforme a célula for

animal ou vegetal. Na célula animal a citocinese consiste no estrangulamento do

31

citoplasma. No fim da mitose forma-se, na zona do plano equatorial, um anel

contrátil de filamentos protéicos que, na citocinese, contraem-se e puxam a

membrana plasmática para dentro até que as duas células-filhas se separam. Na

célula vegetal a parede celular não permite o estrangulamento do citoplasma; em

vez disso é formada na região equatorial uma nova parede celular. Para isso

vesículas provenientes do complexo de Golgi alinham-se no plano equatorial e

formam uma estrutura que é a membrana plasmática das células filhas. Mais tarde,

por deposição de fibrilas de celulose forma-se nessa região a parede celular. O ciclo

celular pode parar em determinados pontos e só avança se determinadas condições

se verificarem, tais como a presença de uma quantidade adequada de nutrientes ou

quando a célula atinge determinadas dimensões. A regulação do ciclo celular é

realizada por ciclinas e por quinases ciclino-dependentes. Certas células, como os

neurônios, param de se dividir quando o animal atinge o estado adulto, mantendo-se

durante o resto da vida do indivíduo na fase G0. Existem dois momentos em que os

mecanismos de regulação atuam:

Na fase G1: no fim desta fase existem células que não iniciam novo ciclo ou

que não estão em condições de fazê-lo, essas células permanecem num estágio

denominado G0. As razões para a célula passar para o estádio G0 podem ser: são

células que não se dividem mais, essas células permaneceram neste estádio até a

sua morte, são exemplos os neurônios e as células das fibras musculares; não haver

nutrientes suficientes; a célula não ter atingido o tamanho necessário.

Na fase G2: antes de se iniciar a mitose existe outro momento de controlo, se

a replicação do DNA não ocorreu corretamente o ciclo pode ser interrompido e a

célula volta a iniciar a fase S.

UNIDADE 2 - O METABOLISMO CELULAR

Metabolismo (do grego metabolismos, que significa "mudança", troca) é o

conjunto de transformações que as substâncias químicas sofrem no interior dos

organismos vivos. É também usado o termo "metabolismo celular" referindo-se mais

32

especificamente ao conjunto de todas as reações químicas que ocorrem nas células.

Estas reações químicas são responsáveis pelos processos de síntese e degradação

dos nutrientes na célula.

Estes processos são a base da vida, permitindo o crescimento e reprodução

das células, mantendo as suas estruturas e adequando respostas aos seus

ambientes.

As reações químicas do metabolismo estão organizadas em vias metabólicas,

que são seqüências de reações em que o produto de uma reação é utilizado como

reagente na reação seguinte. Diferentes enzimas catalisam diferentes passos de

vias metabólicas, agindo de forma concertada de modo a não interromper o fluxo

nessas vias. As enzimas são vitais para o metabolismo porque permitem a

realização de reações desejáveis, mas termodinamicamente desfavoráveis, ao

acoplá-las a reações mais favoráveis. As enzimas regulam as vias metabólicas em

resposta a mudanças no ambiente celular ou a sinais de outras células.

O metabolismo de um organismo determina que substâncias são nutricionais

e quais são tóxicas. Por exemplo, alguns procariontes utilizam ácido sulfídrico como

nutriente; este gás é, no entanto tóxico para animais. A velocidade a que se

processa o metabolismo, determinada pela taxa metabólica, também influencia a

quantidade de alimento requerida por um organismo.

Uma característica do metabolismo é a semelhança de vias metabólicas

básicas entre espécies muito diferentes. Por exemplo, o conjunto de intermediários

reacionais encontrados no ciclo dos ácidos tricarboxílicos é encontrado de forma

universal, em células tão diferentes como a bactéria Escherichia coli ou o elefante.

Esta estrutura metabólica semelhante está provavelmente associada à grande

eficiência dessas vias e na sua antiguidade na história da evolução.

O metabolismo é normalmente dividido em dois grupos: anabolismo e

catabolismo. Reações anabólicas, ou reações de síntese (produção de nova

matéria), são reações químicas que produzem nova matéria orgânica nos seres

vivos. Sintetizam-se novos compostos (moléculas mais complexas) a partir de

moléculas mais simples (com consumo de ATP). Reações catabólicas, ou reações

de decomposição/degradação, são reações químicas que produzem grandes

quantidades de energia livre (sob a forma de ATP) a partir da decomposição ou

degradação de moléculas mais complexas (matéria orgânica).

33

Quando o catabolismo supera em atividade o anabolismo, o organismo perde

peso, o que acontece em períodos de jejum ou doença; mas se o anabolismo

superar o catabolismo, o organismo cresce ou ganha peso. Se ambos os processos

estão em equilíbrio, o organismo encontra-se em equilíbrio dinâmico ou homeostase.

O metabolismo é fundamentalmente estudado pela Bioquímica, usando muitas

vezes também técnicas ligadas à Biologia Molecular e à Genética.

2.1 Os Seres Vivos e a Energia 1: A Fermentação e a Respiração

Na linguagem vulgar, respiração é o ato de inalar e exalar ar através da boca

ou das cavidades nasais. Os processos fisiológicos que renovam o ar da via aérea

condutora, de ar para os pulmões, e dos alvéolos, que ocorre nos períodos da

inspiração e da expiração pulmonar são denominados de ventilação pulmonar. A

ventilação pulmonar pode ser classificada em:

Ventilação pulmonar natural: a ventilação acontece sem o uso de dispositivo

para auxiliar a ventilação.

Ventilação pulmonar assistida: a ventilação ocorre com o uso de dispositivo

que modifica a mistura gasosa, a pressão do gás, o fluxo de gás inspirado, a

freqüência ventilatória ou quaisquer processos da ventilação pulmonar. Quando o

dispositivo utilizado é um ventilador pulmonar, a ventilação pulmonar é mecânica,

isto é, uma ventilação pulmonar assistida com ventilador pulmonar.

Respiração e ventilação pulmonar são processos totalmente distintos então,

estes termos não se equivalem e não devem ser usados como sinônimos. Nesta

secção e em muitos livros sobre respiração não existe padronização quanto às

definições e as nomenclaturas usadas para descreverem os processos fisiológicos

envolvidos com o fornecimento de oxigênio para as células e com a remoção do

excesso de gás carbônico do sangue. Basicamente, isto acontece porque o termo

respiração é usado como sinônimo de ventilação pulmonar, o que deve ser

inaceitável do ponto de vista da fisiologia humana. Alguns autores citam duas

definições para a respiração o que causa incompreensão, senão vejamos:

34

Do ponto de vista da fisiologia, respiração é o processo pelo qual um

organismo vivo troca oxigênio e dióxido de carbono com o seu meio ambiente.

Do ponto de vista da bioquímica, respiração celular é o processo de

conversão das ligações químicas de moléculas ricas em energia que possa ser

usada nos processos vitais.

Para ensinar e desenvolver qualquer atividade científica, as definições, as

nomenclaturas e os conceitos devem ser padronizados universalmente. Então, uma

das definições acima deve ser abandonada.

O processo básico da respiração é a oxidação da glicose, que se pode

expressar pela seguinte equação química:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energia

Este artigo centra-se nos fenômenos da respiração, que se processa segundo

duas seqüências básicas - Glicólise e Oxidação do piruvato através de um de dois

processos: respiração aeróbica e respiração anaeróbica. De acordo com o tipo de

metabolismo, existem duas seqüências possíveis para a oxidação do piruvato

proveniente da glicólise:

Respiração aeróbica: a respiração aeróbia requer oxigênio. Cada piruvato que

entra na mitocôndria e é oxidado a um composto com dois carbonos (acetato) que

depois é combinado com a coenzima-A, com a produção de NADH e libertação de

CO2. De seguida, inicia-se o ciclo de Krebs. Neste processo, o grupo acetil é

combinado com compostos com quatro carbonos formando o citrato (6C). Por cada

ciclo que ocorre liberta-se dois CO2, NADH e FADH2. No ciclo de Krebs obtêm-se

dois ATPs. Numa última fase - cadeia transportadora de elétrons (ou fosforilação

oxidativa) os elétrons removidos da glicose são transportados ao longo de uma

cadeia transportadora, criando um gradiente protônico que permite a fosforilação do

ADP. O aceptor final de elétrons é o O2, que, depois de se combinar com os elétrons

e o hidrogênio, forma água. Nesta fase da respiração aeróbia a célula ganha 32

moléculas de ATP. Isso faz um total ganho de 36 ATP durante a respiração celular

em que intervém o oxigênio.

Respiração anaeróbica: a respiração anaeróbica envolve um receptor de

elétrons diferente do oxigênio e existem vários tipos de bactérias capazes de usar

uma grande variedade de compostos como receptores de elétrons na respiração:

compostos nitrogenados, tais como nitratos e nitritos, compostos de enxofre, tais

35

como sulfatos, sulfitos, dióxido de enxofre e mesmo enxofre elementar, dióxido de

carbono, compostos de ferro, de manganês, de cobalto e até de urânio. No entanto,

para todos estes, a respiração anaeróbica só ocorre em ambientes onde o oxigênio

é escasso, como nos sedimentos marinhos e lacustres ou próximo de nascentes

hidrotermais submarinas.

Uma das seqüências alternativas à respiração aeróbica é a fermentação, um

processo em que o piruvato é apenas parcialmente oxidado, não se segue o ciclo de

Krebs e não há produção de ATP numa cadeia de transporte de elétrons. No

entanto, a fermentação é útil para a célula porque regenera o dinucleótideo de

nicotinamida e adenina (NAD), que é consumido durante a glicólise. Os diferentes

tipos da fermentação produzem vários compostos diferentes, como o etanol (o álcool

das bebidas alcoólicas, produzido por vários tipos de leveduras e bactérias) ou o

ácido láctico do iogurte. Outras moléculas, como NO2, SO2 são os aceptores finais

na cadeia de transporte de elétrons.

2.2 Os Seres Vivos e a Energia 2: A Fotossíntese

A fotossíntese é o processo através do qual as plantas, seres autotróficos

(seres que produzem seu próprio alimento) e alguns outros organismos transformam

energia luminosa em energia química processando o dióxido de carbono (CO2),

água (H2O) e minerais em compostos orgânicos e produzindo oxigênio gasoso (O2).

A equação simplificada do processo é a formação de glicose:

6H2O + 6CO2 = 6O2 +C6H12O6

Este é um processo do anabolismo, em que a planta acumula energia a partir

da luz para uso no seu metabolismo, formando adenosina tri-fosfato, o ATP, a

moeda energética dos organismos vivos. A fotossíntese inicia toda a cadeia

alimentar. Sem esta, os animais e os outros seres heterotróficos seriam incapazes

de sobreviver porque a base da sua alimentação estará sempre nas substâncias

orgânicas proporcionadas pelas plantas verdes. Além das plantas verdes, incluem-

se entre os organismos fotossintéticos certos protistas (como as diatomáceas e as

euglenoidinas), as cianófitas (algas verde-azuladas) e diversas bactérias.

36

Dentre os fatores que afetam a fotossíntese temos: comprimento de onda e

intensidade da luz; concentração de dióxido de carbono; temperatura; água e

morfologia foliar.

A importância da fotossíntese para a vida na Terra é enorme. A fotossíntese é

o primeiro e principal processo de transformação de energia na biosfera. Ao

alimentarmo-nos, partes das substâncias orgânicas, produzidas graças à

fotossíntese, entram na nossa constituição celular, enquanto outras (os nutrientes

energéticos) fornecem a energia necessária às nossas funções vitais, como o

crescimento, a reprodução, etc. Além do mais, ela nos fornece oxigênio para a

respiração.

Indiretamente, mas não menos efetivamente, o petróleo e o carvão, que são

utilizados pelo ser humano como fonte de energia, têm origem na fotossíntese, pois,

são produtos orgânicos provenientes de seres vivos (plantas ou seres que se

alimentavam de plantas) de outras eras geológicas.

2.3 O Metabolismo de Controle: o DNA, o RNA e a Síntese de Proteínas

Síntese protéica é um fenômeno relativamente rápido e muito complexo, que

ocorre no interior das células. Este processo tem duas fases: transcrição e a

tradução.

Transcrição: ocorre no interior do núcleo das células e consiste na síntese de

uma molécula de mRNA a partir da leitura da informação contida numa molécula de

DNA. Este processo inicia-se pela ligação de um complexo enzimático à molécula de

DNA, a RNA - polimerase. Esta enzima desfaz a dupla hélice, destruindo as pontes

de hidrogênio que ligam as bases complementares das duas cadeias, afastando-as.

A RNA - polimerase inicia a síntese de uma molécula de mRNA de acordo com a

complementaridade das bases azotadas. Se, por exemplo, na cadeia do DNA o

nucleotídeo for a adenina (A), a RNA - polimerase liga o mRNA ao nucleotídeo

uracila(U). Quando a leitura termina, a molécula mRNA separa-se da cadeia do

DNA, e esta restabelece as pontes de hidrogênio e a dupla hélice é reconstituída.

Mas nem todas as seqüências da molécula do DNA codificam aminoácidos. Ao RNA

sintetizado sofre um processamento ou maturação antes de abandonar o núcleo.

Algumas porções do RNA transcrito, vão ser removidas - íntrons, e as porções não

37

removidas - éxons, ligam-se entre si, formando assim um mRNA maturado. O RNA

que sofre este processo de exclusão de porções é designado de RNA pré-

mensageiro. No final do processo, o mRNA é constituído apenas pelas seqüências

que codificam os aminoácidos de uma proteína, podendo assim migrar para o

citoplasma, onde vai ocorrer a tradução da mensagem, isto é, a síntese de

proteínas.

Tradução: ocorre no citoplasma, e é a segunda parte da síntese protéica e

consiste apenas da leitura que o mRNA traz do núcleo, da qual representa uma

seqüência de aminoácidos, que constituí a proteína. Neste processo intervêm:

mRNA, que vem do interior do núcleo; os ribossomos; o tRNA (transferência);

enzimas (responsáveis pelo controle das reações de síntese e o ATP, é o que

fornece energia necessária para o processo. Nas moléculas de tRNA apresentam-se

cadeias de 75 a 80 ribonucleotídeos que funcionam como intérpretes da linguagem

do mRNA e da linguagem das proteínas. O processo da tradução encerra com três

etapas: iniciação, alongamento e finalização.

Iniciação: a subunidade menor do ribossomo liga-se à extremidade 5' do

mRNA, esta desliza ao longo da molécula do mRNA até encontrar o códon de

iniciação (AUG), transportando assim o tRNA o aminoácido metionina, ligando-se

assim ao códon de iniciação por complementaridade. A subunidade maior liga-se à

subunidade menor do ribossomo.

Alongamento: um segundo tRNA transporta um aminoácido específico de

acordo com o códon. Estabelece-se uma ligação peptídica entre o aminoácido

recém-chegado e a metionina. O ribossomo avança três bases ao longo do mRNA

no sentido 5' -> 3', repetindo-se sempre o mesmo processo. Os tRNA que já se

ligaram inicialmente vão-se desprendendo do mRNA sucessivamente.

Finalização: O ribossomo encontra o códon de finalização (UAA, UAG ou

UGA) terminando o alongamento. O último tRNA abandona o ribossomo, as

subunidades do ribossomo separam-se, podendo ser recicladas e por fim, o

peptídeo é libertado.

38

UNIDADE 3 - INTRODUÇÃO À HISTOLOGIA

Histologia (do grego, hydton, tecido + logos, estudos) é o estudo dos tecidos

biológicos, sua formação, estrutura e

função. Ela nasceu com os primeiros

estudiosos que se utilizaram do

microscópio: Robert Hooke, Malpighi,

39

Graw, Ham, Fontana e outros, muito antes que Meyer, em 1819, desse esse nome à

ciência que descreve os tecidos dos animais e dos vegetais. O termo tecido foi,

contudo, introduzido por Xavier Bichat.

A observação de tecidos ao microscópio ótico é feita por transparência. Como

os órgãos são geralmente grandes, é necessário que este tecido seja submetido a

cortes finíssimos, passando por diversas etapas, que, por fim, geram lâminas

histológicas com preparados histológicos permanentes. É também comum a

utilização de corantes que destacam determinadas partes das células (como o azul

de metileno). Essas lâminas então podem ser finalmente observadas ao microscópio

ótico. Estes métodos histológicos são geralmente utilizados para a observação de

tecidos animais.

3.1 Histologia Animal

3.1.1 Os Epitélios

Um epitélio é uma camada celular que cobre todas as superfícies internas e

externas do corpo. Os epitélios são caracterizados por serem constituídos de células

com formas e disposição variáveis, com pouca ou virtualmente nenhuma matriz

extra-celular nem vasos entre elas. Contudo, todo epitélio está situado sobre uma

malha glicoprotéica, produzida por ela, chamada lâmina basal.

O tecido epitelial é um dos quatro tipos de tecidos básicos no nosso

organismo, juntamente com os tecidos conjuntivo, muscular e nervoso. Ele pode ser

classificado de acordo com o formato das células e número de camadas celulares.

Quanto ao número de camadas celulares, ele se classifica em simples, estratificado

e pseudo-estratificado. Um epitélio simples apresenta somente uma camada de

células. Um epitélio estratificado apresenta duas ou mais camadas de células, sendo

uma delas, a camada basal, apoiada na lâmina basal. Já o epitélio pseudo-

estratificado, presente na traquéia e epidídimo, apresenta os núcleos das células

que o compõe em diferentes alturas do tecido. Contudo, em que pese o aspecto de

uma falsa estratificação, todas as células desses epitélios repousam sobre a lâmina

basal, sendo, portanto, um epitélio simples, e não um epitélio multicamadas.

40

Quanto ao formato das células, ele se classifica em: cúbicas, prismáticas ou

cilíndricas, e pavimentosas, escamosas ou achatadas. As células são mantidas

unidas através de junções. As principais junções são os desmossomos, zonas de

aderência, zonas de oclusão ou tight junctions, junções comunicantes ou gap e os

hemidesmossomos, que ligam as células epiteliais à lâmina basal. Via de regra, as

junções empregam proteínas integrais de membrana, associadas ou não a

elementos do citoesqueleto.

As células do tecido epitelial da pele são muito unidas, sendo este epitélio

estratificado. Já o tecido epitelial que reveste os órgãos onde há trocas de

substâncias, é simples. Essa diferença acontece, pois a função da pele é evitar que

corpos estranhos entrem no nosso organismo, agindo como uma espécie de

barreira. Protege também contra o atrito, efeitos solares e produtos químicos. Já no

revestimento dos órgãos, o tecido não pode ser tão grosso, pois nele há trocas de

substâncias.

As principais funções do tecido epitelial são o revestimento e a proteção da

superfície do corpo, e a absorção de substâncias, como no intestino e nas vias

respiratórias. O tecido epitelial reveste o corpo humano e suas cavidades. Compõe-

se quase exclusivamente de células poliédricas justapostas, ou seja, muito unidas,

com pouca ou até nenhuma substância intercelular entre elas, aderidas firmemente

umas às outras por meio de junções intercelulares (estruturas associadas à

membrana plasmática das células que contribuem para a coesão e comunicação

entre as mesmas) ou por meio de proteínas integrais da membrana (caderinas, que

perdem a sua adesividade na ausência de cálcio). Esse tecido é avascular (não

possui vasos sangüíneos), sendo a nutrição de suas células feita a partir do tecido

conjuntivo adjacente, por difusão. O tecido epitelial pode ser:

41

Quanto ao número de camadas:

Simples: uma camada celular.

Estratificado: mais de uma camada celular.

Pseudo-estratificado: possui apenas uma camada celular, mas suas células

têm tamanhos diferentes e suas posições estão, em geral, invertidas

alternadamente.

Quanto à forma das células:

Epitélio Pavimentoso (ou Escamoso): quando as células são achatadas como

escamas.

Epitélio Cúbico: quando as células têm forma de cubo.

Epitélio Prismático Cilíndrico (ou Colunares): quando as células são alongada

em forma de colunas.

Epitélio de Transição: quando uma célula muda sua forma. Ex.: células do

epitélio interno da bexiga urinária têm forma cúbica, mas tornam-se achatadas

quando submetidas ao estiramento causado pela dilatação do órgão ao acumular

urina.

No tecido epitelial encontramos também os melanócitos, células que

produzem melanina, além de filtrar os raios UV. O tecido epitelial que reveste a

traquéia é ciliado: os cílios têm a função de ―varrer‖ o muco produzido pelas células

caliciformes. Esse conjunto de cílios e muco, além da própria barreira física do

epitélio, tem a função de proteger as vias respiratórias. Quanto ao tipo de epitélio:

Tecido Epitelial de Revestimento: o epitélio de revestimento (ou proteção) é o

revestimento externo do corpo, que cobre todos os tipos de cavidades. Apresenta

diversas funções, dependendo do local em que ocorrem. A epiderme tem como

principais funções a proteção contra choques mecânicos e agentes patogênicos e

contra o excesso de água. Considerando a forma das células que os compõem, os

epitélios de revestimento podem ser: cúbicos, prismáticos e pavimentosos (ou

planos).

42

Tecido Epitelial Glandular: é formado por um conjunto de células

especializadas cuja função é a produção e liberação de secreção. As células

secretoras de uma glândula são conhecidas como parênquima, enquanto que o

tecido conjuntivo no interior da glândula que sustenta as células secretoras é

denominado de estroma. O estroma sustenta também vasos sangüíneos, vasos

linfáticos e nervos. As moléculas a serem secretadas geralmente são armazenadas

nas células em pequenas vesículas envolvidas por uma membrana, chamadas

grânulos de secreção. As células epiteliais glandulares podem sintetizar armazenar

e secretar proteínas (por exemplo, o pâncreas), lipídios (por exemplo, as glândulas

sebáceas) ou complexos de carboidratos e proteínas (por exemplo, as glândulas

salivares). As glândulas mamárias secretam todos os três tipos de substâncias.

O termo glândula é normalmente usado para designar agregados maiores e

mais complexos de células epiteliais glandulares. As glândulas são sempre

formadas a partir de epitélios de revestimento cujas células proliferam e invadem o

tecido conjuntivo subjacente, após o que sofrem diferenciação adicional. Elas podem

ser:

Quanto à organização:

Unicelulares: células glandulares isoladas. (Por exemplo, a célula caliciforme

presente no revestimento do intestino delgado ou do trato respiratório).

Multicelulares: compostas de agrupamentos de células.

Quanto ao local de secreção:

=> As glândulas exócrinas mantêm sua conexão com o epitélio do qual se

originaram. Esta conexão toma a forma de ductos tubulares formados por células

epiteliais e através destes ductos as secreções são eliminadas, alcançando a

superfície do corpo ou uma cavidade. Este tipo de glândula tem uma porção

secretora constituída pelas células responsáveis pelo processo secretório e ductos

que transportam a secreção eliminada das células. Assim as glândulas exócrinas,

quanto aos ductos, são:

Simples: têm somente um ducto secretor não-ramificado. As glândulas

simples podem ser, de acordo com a forma de sua porção secretora, tubulares

(ducto com forma de tubo. Ex.: as do intestino), tubulares contorcidas (Ex.: glândula

sudorípara), tubulares ramificadas (Ex.: glândulas do estômago) ou acinosas

(glândula sebácea).

43

Composta: têm ductos secretores ramificados, que nas grandes glândulas

atingem altos níveis de complexidade. Podem ser tubulares, acinosas ou túbulo-

acinosas. Exemplo de glândula composta é a glândula salivar.

=> Nas glândulas endócrinas a conexão com o epitélio foi obliterada durante o

desenvolvimento. Estas glândulas, portanto, não têm ductos e suas secreções são

lançadas no sangue e transportadas para o seu local de ação pela circulação.

Existem dois tipos de glândulas endócrinas. No 1° tipo, as células formam cordões

anastomosados, entremeados por capilares sanguíneos (por exemplo, a paratireóide

e lobo anterior da hipófise). No 2° tipo, as células formam vesículas ou folículos

preenchidos de material secretado (por exemplo, a glândula tireóide).

Quanto à função:

Holócrinas (Holos=total; crina=secreção): glândulas cujas células são

eliminadas juntamente com os produtos de secreção. As células eliminadas são

substituídas a partir de células-fonte existentes na glândula. Ex. glândula sebácea.

Apócrinas (Após=extremidade): glândulas cujas células eliminam, juntamente

com os produtos de secreção, parte do citoplasma apical (extremidade superior) no

qual a secreção fica acumulada. Ex. Glândulas mamárias.

Merócrinas (meros=parte): glândulas cujas células eliminam somente o

produto de secreção, permanecendo o restante da célula intacto. Ex. a maioria das

glândulas exócrinas, como as sudoríparas, os ácinos pancreáticos e as salivares.

3.1.2 O Tecido Conjuntivo

O tecido conjuntivo é caracterizado por células em baixa quantidade,

separadas por uma grande quantidade de substância intersticial (ou intercelular),

produzida pelas próprias células do tecido. Tem como função o estabelecimento e

manutenção da forma do corpo, a ligação entre os demais tecidos e o

preenchimento dos órgãos.

O tecido conjuntivo

propriamente dito é dos tecidos

conjuntivos, o menos diferenciado e

44

mais genérico, preenchendo todos os espaços entre os restantes tecidos, logo

presente em todos os órgãos, estabelecendo a ligação entre eles. Permite

igualmente o transporte de metabólitos e participa na defesa do organismo. É

constituído por vários tipos de células que se encontram imersos em uma substância

intercelular, designada como matriz extracelular. O tecido conjuntivo propriamente

dito pode ser classificado em:

Tecido conjuntivo frouxo: é o de maior distribuição no organismo. Preenche

espaços não ocupados por outros tecidos, apóia e nutre células epiteliais, envolve

nervos, músculos e vasos sangüíneos e linfáticos, faz parte da estrutura de muitos

órgãos e desempenha importante papel no isolamento de infecções localizadas e

nos processos da cicatrização.

Tecido conjuntivo denso: é mais resistente devido à abundância de fibras, que

podem ser colágenas, elásticas (presentes nos grandes vasos sanguíneos) ou

reticulares. Está presente nos tendões e ligamentos e é pobre em células. Pode ser

classificado em denso modelado e em denso não modelado.

Tecido adiposo: é um tipo especial de tecido conjuntivo que se caracteriza

pela presença de adipócitos, que são células especializadas em armazenar lipídios

(gorduras). Os adipócitos podem ser encontrados isolados ou em pequenos grupos

no tecido conjuntivo comum, porém, a maioria deles forma grandes aglomerados,

constituindo o tecido adiposo. A função primordial do armazenamento de gordura é

servir como reserva energética do organismo, mas também pode atuar como

isolante térmico, (ajudando na manutenção da temperatura do corpo) e como

proteção contra choques mecânicos, posicionando-se entre a pele e os órgãos

internos. Apesar de possuir uma função biológica importante, o tecido adiposo é

indesejável em excesso. Em animais sedentários, quando o gasto de energia com

atividades diárias é menor do que sua ingestão, o organismo transfere a energia em

excesso para a formação de lipídios, depositados no tecido adiposo. Esse depósito

aumenta o peso e o volume corporal, implicando em alterações morfológicas e

sobrecarga do coração e dos pulmões, responsáveis pela oxigenação de um volume

corporal maior do que o esperado.

Tecido Cartilaginoso: é um tecido elástico e flexível, branco ou acinzentado,

aderente às superfícies articulares dos ossos. Também é encontrado em outros

45

locais como na orelha, na ponta do nariz. É formado por condrócitos e condroblastos

(células), revestido pelo pericôndrio (fibrocartilagem não possui pericôndrio). O

tecido serve para dar forma e sustentação a algumas partes do corpo, mas com

menor rigidez que os ossos e também serve para não dar atrito entre os ossos. No

tecido cartilaginoso não existem vasos sanguíneos, nervos e vasos linfáticos.

Tecido Ósseo: é um tecido conjuntivo bem rígido, encontrado nos ossos do

esqueleto dos vertebrados, onde ele é o tecido mais abundante. Suas funções

principais são: sustentar o corpo; permitir a realização de movimentos; proteger

certos órgãos; realizar a produção de elementos celulares do sangue. As diferentes

células envolvidas e dois componentes da matriz mesenquimal óssea, que

obrigatoriamente devem ser avaliadas de maneira simultânea em seus dois

compartimentos o protéico e inorgânico, tornando necessária e fundamental uma

breve revisão do papel do tecido mesenquimatoso durante todo o desenvolvimento

embrionário. As células mesenquimatosas indiferenciadas além da capacidade de se

mover através dos tecidos, têm o potencial de se dividir rapidamente e se diferenciar

em células especializadas do tecido músculo esquelético; como exemplo, em células

de cartilagem, osso, tecidos fibrosos densos e músculos. Inúmeros fatores

sistêmicos relacionados como a nutrição, com o equilíbrio hormonal ou ainda

combinados com outros fatores locais (oxigênio, citocinas, nutrientes, etc.),

influenciam a proliferação e a diferenciação das células mesenquimatosas. Os

fatores locais e sistêmicos interagem com o potencial genômico das células-tronco

indiferenciadas para determinar a sua progressão até as células altamente

diferenciadas, como os condrócitos e osteócitos. As células mesenquimatosas

indiferenciadas dão origem a vários tipos de células e o processo de diferenciação

depende dos estímulos oriundos do meio. Assim, as células mesenquimatosas

podem assumir várias formas dentre os quais destacamos: eritrócito, leucócito,

macrófago, adipócito, célula muscular lisa, condrócito, fibroblastos, osteoblasto que

por sua vez origina o osteócito. É importante realçar que o osso, in natura, possui

uma matriz protéica que perfaz respectivamente 70% do volume e 30% do peso do

osso; enquanto que a matriz inorgânica, que é formada principalmente pelo fosfato

de cálcio, corresponde apenas a 35% do volume e 60% do peso do osso. Os

complementos restantes são devidos a outros elementos e principalmente a água. É

conceito primário da física dos materiais que a estrutura de subsistência de qualquer

46

substância, produto, objeto ou do corpo humano é a responsável pela sua

resistência e sustentação. Logo, até pelo simples conhecimento da física básica, é

possível entender de forma direta e simples, a razão do colágeno ósseo, estrutura

de sustentação de vários tecidos humanos, inclusive do osso, estabelecer relação

direta entre sua deterioração e o risco de fratura. Sendo o tecido ósseo altamente

vascularizado, todo o esqueleto recebe a cada minuto 10% de todo o débito

cardíaco, revelando a importância de uma eficaz perfusão sanguínea óssea, para

oferecer nutrientes básicos essenciais para a adequada síntese de colágeno. Apesar

de ser o mais importante componente da matriz mesenquimal óssea, outras

proteínas participam do processo de iniciação da mineralização óssea, que

corresponde à ligação do componente mineral à matriz protéica. Na fase inicial

ocorre um contato íntimo, estreito, da hidroxiapatita com as fibrilas do colágeno, se

situando em locais específicos que são denominados de ―buracos― que existem

entre as fibrilas que compõem a tripla hélice do colágeno. Essa disposição

arquitetural sobre a matriz protéica básica resulta em um produto bilamelar, que é

responsável pelas propriedades mecânicas do osso, sendo, portanto capaz de

resistir a todo tipo de estresse mecânico. Por sua vez, o colágeno propicia a todos

os tipos de tecidos conjuntivos a sua forma básica e no tecido ósseo é o principal

responsável pela resistência tênsil (resistência à fratura). No entanto, os tipos, as

concentrações e a organização do colágeno são variáveis em cada tecido. O

colágeno tipo I forma as fibrilas de feixes transversais que podem ser observados na

microscopia eletrônica em todos os tecidos conjuntivos. As células ósseas são na

maioria estreladas. Podem ser de três tipos: osteoblastos, osteócitos e osteoclastos.

Não há grandes diferenças entre esses tipos, que são, na realidade, mudanças da

forma de uma mesma célula, em diferentes estágios.

Tecido Sanguíneo: é um tecido conjuntivo líquido que circula pelo sistema

vascular sanguíneo dos animais vertebrados e que tem como função a manutenção

da vida do organismo. O sangue é constituído por diversos tipos de células

(ocasionalmente chamadas de corpúsculos); esses elementos figurados (ou

formadores) constituem a parte "sólida" do sangue e cerca de 45% de volume total.

Já os 55% restantes são formados de uma parte líquida chamada plasma (ou soro -

plasma sem fibrinogênio) e de aproximadamente 45% de outros componentes que

agrupados constituem os elementos figurados do sangue. São divididos em

47

leucócitos (células de defesa) eritrócitos (transporte de oxigênio) e plaquetas (fatores

de coagulação sanguínea). As células do sangue são de três tipos: hemácias (ou

eritrócitos, glóbulos vermelhos), leucócitos (ou glóbulos brancos) e plaquetas (ou

trombócitos). O plasma, o componente líquido, é formado por 90% de água, 1% de

substâncias inorgânicas (como potássio, sódio, ferro, cálcio, etc.), 7% de proteínas

plasmáticas (albumina, imunoglobulinas e fibrinogênio, principalmente) e 1% de

substâncias orgânicas não protéicas, resíduos resultantes do metabolismo,

hormônios. Apresenta dissolvidos gases como oxigênio e gás carbônico. Devido à

presença da molécula da hemoglobina nas hemácias, nos animais vertebrados o

sangue é de cor vermelha. A quantidade total de sangue no homem representa

cerca de 8% de sua massa total.

Tecido Linfóide: também conhecido como tecido reticular é uma variedade do

tecido conjuntivo presente em órgãos como o baço, os linfonodos e as tonsilas. O

tecido linfático ou linfa é formado a partir da filtração do excesso de líquido

intercelular extravasado dos capilares sanguíneos. As células mais abundantes no

tecido linfático são os linfócitos. Esse tecido, no entanto, é desprovido de hemácias

e de plaquetas.

3.1.3 O Tecido Muscular

O tecido muscular é uma parte do corpo humano e é caracterizado pela sua

contratibilidade, ou seja, pela capacidade de se contrair segundo alguns estímulos

claros e utilizando o ATP (molécula orgânica responsável pelo armazenamento de

energia nas suas ligações químicas); e pela sua excitabilidade, ou seja, capacidade

de responder a um estímulo nervoso.

As células desse tecido são de origem mesodérmica, sendo que a sua

diferenciação se dá através da síntese de proteínas específicas com uma

organização determinada, tais como os diferentes tipos de actinas, miosinas e

proteínas motoras filamentosas. Os tecidos musculares são diferenciados pelas

suas características morfofuncionais. Existem três tipos principais de tecidos

musculares: tecido muscular estriado (esquelético), tecido muscular cardíaco e

tecido muscular liso.

48

Os tecidos estriados apresentam estriações visíveis em microscopia ótica, o

que não é existente no tecido muscular liso, cujas células, de formato fusiforme, se

apresentam aleatoriamente dispostas.

Os músculos esqueléticos são voluntários e de contração rápida. São eles os

músculos comuns geralmente envolvidos na locomoção ou no envolvimento de

vísceras, como o bíceps braquial ou o deltóide. O tecido estriado cardíaco está na

constituição do coração, a bomba propulsora do sistema circulatório humano. Esse

tecido tem contração rápida, involuntária e rítmica, possuindo células ramificadas

que se associam em discos intercalares. O músculo liso está principalmente

presente nas vísceras e contrai-se lenta e involuntariamente. São órgãos internos,

como o estômago, o intestino, os pulmões e os vasos sanguíneos.

Cada músculo estriado (ou esquelético) é constituído por milhões de células

contrácteis. O citoplasma dessas células é repleto de unidades contráteis

filamentares chamadas miofibrilas, que se dispõem longitudinalmente no interior das

células. Por sua vez, cada miofibrila é formada por unidades longitudinais que se

repetem: os sarcômeros. Cada um deles possui de 2 a 3 mm de comprimento, de tal

forma que cada célula muscular chegue a alcançar vários centímetros de

comprimento.

Outra organela encontrada em abundância no citoplasma das células

musculares é a mitocôndria, o que é fácil de explicar, pois a mitocôndria é a sede da

respiração celular, processo que origina o ATP consumido durante a contração

muscular.

49

Em cada sarcômero, encontram-se dois tipos de proteínas, num arranjo

uniforme e característico. Há filamentos de actina e de miosina entrelaçados, o que

confere o típico aspecto estriado desse tecido muscular. De acordo com o modelo

de Huxley, a contração muscular é conseqüência duma série de eventos:

O impulso nervoso alcança a célula muscular por meio de uma sinapse

especial, chamada sinapse neuro-muscular ou placa motora. Há liberação de

mediadores químicos nas placas motoras que excitam as células musculares

estriadas e o mediador químico é a acetilcolina.

O mediador químico atinge a membrana plasmática da célula muscular, que

recebe o nome especial de sarcolema. Uma vez a célula muscular tendo sido

excitada, um potencial de ação é desencadeado na célula muscular.

Esse potencial de ação propaga-se por todo o sarcolema e também pelo

retículo sarcoplasmático (RS), nome que recebe o retículo endoplasmático dessas

células. Com o estímulo, as membranas do RS tornam-se permeáveis aos íons

cálcio. Anteriormente armazenados nas cisternas do RS, os íons cálcio penetram

nos sarcômeros e colocam-se em contato com as moléculas de actina e de miosina.

Na presença de cálcio, as moléculas de miosina adquirem atividade catalítica

(atividade ATPásica) e começam a degradar moléculas de ATP, convertendo-as em

ADP (Adenosina Difosfato).

Com a energia liberada pela hidrólise do ATP, as moléculas de miosina

deslizam-se sobre as de actina, encurtando os sarcômeros. Com o encurtamento

dos sarcômeros, as miofibrilas como um todo encurtam diminuindo o comprimento

da célula inteira.

O músculo é denso muito irrigado.

No processo da respiração celular, as células musculares originam moléculas

de ATP, a partir da oxidação da glicose. Durante o repouso, pequena quantidade

desse ATP é consumida, sendo a maior parte armazenada na forma de

fosfocreatina, originárias da junção da creatina com um grupamento fosfato rico em

energia, proveniente da molécula do ATP.

ATP + creatina ==> ADP + fosfocreatina

Durante os períodos de repouso do músculo, ocorre armazenamento de

fosfocreatina no citoplasma das células musculares. Na contração, a célula muscular

consome essa fosfocreatina acumulada nos períodos de repouso.

50

fosfocreatina + ADP ==> creatina + ATP

ATP ==> ADP + fosfato + energia (contração)

Quando o trabalho muscular é muito intenso, e apenas a respiração celular

aeróbica não é suficiente para suprir todo o ATP consumido na contração, as células

musculares passam a executar, além da respiração aeróbica, a fermentação láctica.

Embora bem menos rentável que o outro processo, a fermentação permite que mais

ATP seja produzido, sem demanda extra de oxigênio.

Entretanto, a acumulação de ácido láctico no tecido muscular tem alguns

inconvenientes. Pode causar muita dor muscular, fadiga (incapacidade de responder

adequadamente aos estímulos) e câimbras. De ressaltar que haja numerosas outras

causas de câimbras.

Aplicando-se estímulos elétricos de intensidades progressivamente maiores,

podem-se medir as contrações obtidas, tanto com um músculo como com uma

célula muscular isolada. As fibras musculares obedecem à lei do tudo ou nada, isto

é, em resposta aos estímulos, contraem-se ou não, e quando o fazem, atingem a

sua intensidade máxima. Fato semelhante, como já estudamos, acontece com os

neurônios. A menor intensidade suficiente para desencadear uma contração de uma

célula muscular é o seu limiar de excitação. Uma vez tendo sido alcançado, e

mesmo que seja ultrapassada, a intensidade da contração obtida não se altera.

A atuação do músculo inteiro, entretanto, é diferente, como se pode perceber

pela análise do gráfico. Aumentando-se a intensidade do estímulo aplicado, mais e

mais células passam a contrair-se, aumentando progressivamente a intensidade da

contração obtida. Este aumento no número de células em atividades chama-se

recrutamento. Embora a intensidade total da contração executada aumente a

contração executada por cada uma das células individualmente é a mesma.

Concluímos que, na verdade, aumenta o número de células que se contraem, e não

a intensidade da contração executada por cada uma delas.

3.1.4 O Tecido Nervoso

O sistema nervoso de um animal coordena a atividade dos músculos,

monitora os órgãos, constrói e finaliza estímulos dos sentidos e inicia ações. Os

neurônios e os nervos são participantes importantes do sistema nervoso, e

51

desempenham papéis importantes em tal coordenação. Todas as partes do sistema

nervoso são feitas de tecido nervoso.

Neurônio é a célula do sistema nervoso responsável pela condução do

impulso nervoso. Há cerca de 100 milhares de milhão de neurônios no sistema

nervoso humano. O neurônio é constituído pelas seguintes partes: corpo celular

(onde se encontra o núcleo celular), dendritos, axônio e telodendro. O neurônio pode

ser considerado a unidade básica da estrutura do cérebro e do sistema nervoso. A

membrana exterior de um neurônio toma a forma de vários ramos extensos

chamados dendritos, que recebem sinais elétricos de outros neurônios, e de uma

estrutura a que se chama um axônio que envia sinais elétricos a outros neurônios. O

espaço entre o dendrito de um neurônio e o axônio de outro é o que se chama uma

sinapse: os sinais são transportados através das sinapses por uma variedade de

substâncias químicas chamadas neurotransmissores. O córtex cerebral é um tecido

fino composto essencialmente por uma rede de neurônios densamente interligados

tal que nenhum neurônio está a mais do que algumas sinapses de distância de

qualquer outro neurônio.

Os neurônios recebem continuamente impulsos nas sinapses dos seus

dendritos vindos de milhares de outras células. Os impulsos geram ondas de

corrente elétrica (excitatória ou inibitória; cada uma num sentido diferente) através

do corpo da célula até a uma zona chamada de zona de disparo, no começo do

axônio. É aí que as correntes atravessam a membrana celular para o espaço

extracelular e que a diferença de voltagem que se forma na membrana determina se

o neurônio dispara ou não.

52

Os neurônios caracterizam-se pelos processos que conduzem impulsos

nervosos para o corpo e do corpo para a célula nervosa. Os impulsos nervosos são

reações físico-químicas que se verificam nas superfícies dos neurônios e seus

processos. Reações semelhantes ocorrem em muitos outros tipos de células, mas

elas são mais notáveis nos neurônios, cujos caracteres estruturais se destinam a

facilitar a transmissão dos impulsos a grandes distâncias. A cromatina nuclear é

escassa, enquanto que o nucléolo é muito proeminente. O DNA está presente na

cromatina sexual, que é maior em neurônios de indivíduos do sexo feminino. A

substância cromidial no citoplasma é chamada de substância de Nissl. À

microscopia eletrônica mostra-se disposta em tubos estreitos recobertos de finos

grânulos. Estudos histoquímicos e outros a demonstraram constituída de

nucleoproteínas. Estas nucleoproteínas diminuem durante a atividade celular intensa

e durante a cromatólise que se segue à seção de axônios.

Existem três tipos de neurônios: sensitivos, motores e conectores. O neurônio

sensitivo leva a mensagem do receptor (órgão dos sentidos) até a medula espinhal

ou ao cérebro. O neurônio motor transmite aos músculos ou glândulas a ordem do

cérebro ou da medula. O neurônio conector conduz os impulsos entre os neurônios

sensitivos e os neurônios motores.

3.2 Histologia Vegetal

3.2.1 Os Meristemas

Em botânica chamam-se meristemas aos tecidos das plantas que asseguram

o seu crescimento. Estes tecidos consistem em células indiferenciadas com

capacidade de divisão contínua. O primeiro meristema a aparecer, nas extremidades

da radícula e dos cotilédones da semente, chama-se meristema apical e é formado

por células iguais. Mas estas células vão-se diferenciando em três tipos de

meristema primário:

Protoderme: a camada exterior, que dá origem à epiderme das folhas, caule e

raízes jovens;

53

Procâmbio: a camada seguinte, que vai dar origem ao xilema primário, ao

floema primário e ao câmbio vascular (que dará origem ao xilema e floema

secundários); e

Meristema basal: que dá origem à medula e ao câmbio cortical (que, por sua

vez, dará origem ao córtex - ou cortiça, no sobreiro - nas plantas que se tornam em

árvores).

3.2.3 Os Tecidos Permanentes

Os vegetais possuem grupos de células especializadas para determinados

tipos de ações. Veja a relação destes tecidos:

Tecidos de Sustentação:

Parênquima: nas plantas, chama-se parênquima ao tecido pouco

especializado que forma a parte interior de muitos órgãos, como a raiz e o caule

jovens e as folhas das plantas vasculares ou das frondes e talos das algas. Nas

plantas ocorre a desidratação. O parênquima esta relacionado com a fotossíntese,

reserva de várias substâncias, cicatrização e origem de estrutura adventícias. As

células do parênquima podem se especializar em células ou estruturas secretoras.

Colênquima: em botânica, chama-se colênquima a um tecido parenquimatoso

em que as células possuem a parede primária espessada e que ajudam a suportar

órgãos em crescimento. De uma forma simplificada, trata-se de um tecido

especializado na sustentação esquelética dos vegetais. É formado por um grande

número de células vivas alongadas, dotadas de paredes grossas e rígidas muito

resistentes, com depósitos de celulose reforçados. As células do tecido colênquima

podem medir até 1,5 milímetros de comprimento, por 40 a 50 micrômetros de

diâmetro e se organizam em feixes longitudinais no interior das partes jovens dos

54

caules. Também, por ser formado por células vivas que crescem por alongamento, o

colênquima proporciona sustentação aos caules sem impedir o seu pleno

crescimento. As células do colênquima são chamadas de fibras colenquimáticas, e

normalmente, em um corte transversal do caule, aparecem encostadas ou muito

próximas à epiderme.

Esclerênquima: tecido de sustentação dos vegetais, composto por células

mortas, o esclerênquima é composto por diversos tipos celulares, por vezes

formando tecidos distintos, por vezes dispersos no parênquima. São todas células

mortas na maturidade, com parede celular espessada e lignificada, de modo que a

parede destas células permanece no vegetal, constituindo tecidos. Fazem parte do

esclerênquima células associadas ao xilema (fibras) e os esclereídeos, dispersos

entre os tecidos parenquimáticos, ou constituindo verdadeiras carapaças, como

quando formam o envoltório de sementes.

Tecidos de Revestimento:

Epiderme: em botânica, o córtex é a camada externa de muitas estruturas das

plantas, no sentido da taxonomia de Lineu, ou seja, incluindo as plantas verdes,

alguns tipos de algas, como as vermelhas e as castanhas, e ainda os liquens

laminares. É a camada externa do caule e da raiz das plantas vasculares sem

crescimento secundário, limitada externamente pela epiderme e internamente pelo

periciclo. É formada principalmente por células indiferenciadas, na maior parte

grandes células parenquimatosas, com fina parede celular, cuja principal função é a

reserva de amido. As células externas podem possuir cloroplastos, formando o

clorênquima, ou adquirir paredes espessadas, transformando-se em colênquima.

Periderme: em botânica, chama-se periderme ao conjunto de tecidos das

plantas vasculares com crescimento secundário, originados do felogênio, que

substitui a epiderme, principalmente em caules e raízes, com função protetora;

desenvolve-se também em superfícies expostas após a abscisão de partes da planta

e em tecidos lesionados por ação mecânica ou pela invasão de parasitas.

Tecidos de Condução:

Xilema: em botânica, chama-se xilema ao tecido das plantas vasculares por

onde circula a água com sais minerais dissolvidos - a seiva bruta - desde a raiz até

as folhas. Nas árvores, o xilema secundário é o constituinte da madeira ou lenho. O

termo é derivado do grego xylon = "madeira". O tecido das plantas vasculares que

55

transporta a seiva elaborada, já com as substâncias orgânicas produzidas nos

órgãos verdes, chama-se floema. O transporte xilêmico é o mais rápido nas plantas

podendo atingir, em dias de verão, cerca de 60 cm/min. O xilema primário é

produzido pelo meristema apical, ao mesmo tempo em que o caule ou ramo se

alonga. Nas plantas perenes, para além do xilema primário, o câmbio vascular

produz para o lado interior do caule o xilema secundário, formado alternadamente

por células de paredes finas, quando as condições ambientais de temperatura e

umidade são favoráveis, e células mais espessas. A deposição dessas camadas dá

lugar aos anéis de crescimento que se observam num corte transversal dum tronco.

Este xilema secundário só é produzido pelas plantas lenhosas; as

monocotiledôneas, mesmo quando são perenes, não apresentam crescimento

secundário.

Floema: em botânica, o floema é o tecido das plantas vasculares encarregado

de levar a seiva elaborada pelo caule até a raiz e aos órgãos de reserva. A seiva

elaborada, que é uma solução aquosa de substâncias orgânicas, é transportada

através do floema desde os órgãos da planta com capacidade fotossintética até aos

outros órgãos que funcionam como consumidores dessas substâncias,

nomeadamente, os meristemas, as células do interior do caule, da raiz, das flores,

dos frutos e dos órgãos de reserva - que podem estar dispersos dentro do caule e

da raiz, mas que podem estar especializados, como os tubérculos e rizomas. Nas

árvores e outras plantas com crescimento secundário, o floema é parte do córtex ou

"casca primária" e o termo floema deriva da palavra grega para "casca". O floema é

formado por células alongadas, cilíndricas, formadas pelo meristema apical (nas

extremidades do caule ou dos ramos), ou pelo câmbio vascular que forma o floema

secundário da sua porção externa. No floema, a seiva elaborada é transportada em

todas as direções (ao contrário do que ocorre no xilema), e a esta movimentação em

todos os sentidos chama-se translocação floêmica, que ocorre a uma velocidade

que varia entre 50 a 100 cm/h. Embora o movimento da seiva floêmica seja menos

conhecido que o da xilêmica, a hipótese do fluxo de massa é a mais aceita

relativamente ao transporte floêmico.

56

UNIDADE 4 - INTRODUÇÃO À FISIOLOGIA

A fisiologia (do grego physis = natureza e logos = palavra ou estudo) é o ramo

da biologia que estuda as múltiplas funções mecânicas, físicas e bioquímicas nos

seres vivos. De uma forma mais sintética, a fisiologia estuda o funcionamento do

organismo.

A fisiologia socorre-se dos conhecimentos proporcionados pela Física para

explicar como decorrem essas funções vitais e segundo que princípios físicos.

Efetivamente, os conceitos da Biologia são indissociáveis da Física (ainda que aqui

se fale de Física num sentido mais lato, incluindo a química).

É dividida classicamente em fisiologia vegetal e fisiologia animal. O campo de

estudos da fisiologia animal estende os métodos e ferramentas de estudo da

fisiologia humana para espécies não-humanas. Também a fisiologia vegetal

emprega técnicas de ambos os campos citados anteriormente. Seu escopo e temas

são tão diversos quanto à diversidade da vida que existe no planeta. Por isso,

pesquisas em fisiologia animal tendem a concentrar-se no entendimento de como as

funções fisiológicas mudaram ao longo da história evolutiva dos animais.

Outros campos de estudo importantes têm surgido na fisiologia, como a

pesquisa em Bioquímica, Biofísica, Biologia Molecular, Biomecânica e Farmacologia.

O anatomista William Harvey descreveu a circulação sangüínea no século

XVII, iniciando a fisiologia experimental. A fisiologia moderna nasceu no século XVI

e a primeira contribuição se deve a Miguel Servet (1511 - 1553) que estudou a

circulação pulmonar. Até esse momento, a ciência fisiológica estava apoiada nas

concepções puramente teóricas do médico grego Galeno: admitia-se, por exemplo,

uma comunicação entre os dois ventrículos do coração por meio de invisíveis

canais. Servet, juntamente com Vesálio, insurgiu-se contra essa concepção, e

demonstrou que não há mistura de sangue entre os dois ventrículos.

A fisiologia tem várias subdivisões independentes:

57

a eletrofisiologia ocupa-se dos fluxos de elétrons no funcionamento dos

nervos e músculos e do desenvolvimento de instrumentos para a sua medida;

a neurofisiologia estuda a fisiologia do sistema nervoso;

a fisiologia celular ou biologia celular trata do funcionamento das células

individuais;

a ecofisiologia tenta compreender como os aspectos fisiológicos afetam a

ecologia dos seres vivos e vice-versa;

a fisiologia do exercício estuda os efeitos do exercício físico no organismo, em

especial no homem.

4.1 Homeostase

Homeostase (ou Homeostasia) (homeo = igual; stasis = ficar parado) é a

propriedade de um sistema aberto, seres vivos especialmente, de regular o seu

ambiente interno de modo a manter uma condição estável, mediante múltiplos

ajustes de equilíbrio dinâmico controlado por mecanismos de regulação inter-

relacionados. O termo foi cunhado em 1932 por Walter Bradford Cannon a partir do

grego homeo similar ou igual, stasis estático. O uso mais freqüente do termo refere-

se à homeostase biológica. A sobrevivência de organismos vivos requer um meio

interno homeostático; muitos ambientalistas acreditam que este princípio também se

aplica ao meio externo. Um grande número de sistemas ecológicos, biológicos e

sociais é homeostático, mantêm o equilíbrio contrariando qualquer mudança, e caso

não sejam bem sucedidos em repor o equilíbrio, isso pode conduzir à interrupção do

funcionamento do sistema. Sistemas complexos, como por exemplo, o corpo

humano precisam de homeostase para manter a estabilidade e sobreviver. Mais do

que apenas sobreviver, estes sistemas devem ter a capacidade de se adaptar ao

seu ambiente externo.

Os sistemas homeostáticos exibem certas propriedades: são extremamente

estáveis; toda a sua organização, interna, estrutural e funcional, contribui para a

manutenção do equilíbrio; são imprevisíveis (o resultado de uma determinada ação

pode mesmo ser o oposto do esperado).

58

Um mecanismo de homeostase bem conhecido e estudado é chamado de

feedback. Quando ocorre a mudança duma variável, o sistema pode reagir segundo

dois tipos de feedback:

Feedback negativo: é a reação pela qual o sistema responde de modo a

reverter a direção da mudança. Dado tender a manter estáveis as variáveis, permite

a manutenção da homeostase. Por exemplo, quando a concentração corporal de

dióxido de carbono aumenta, os pulmões são estimulados a aumentar a sua

atividade e expelir mais dióxido de carbono. A termorregulação é outro exemplo de

feedback negativo. Quando a temperatura corporal sobe, ou desce receptores na

pele e no hipotálamo sentem a alteração, disparando uma ordem no cérebro que dá

início a uma reação no sentido de gerar ou libertar calor, conforme seja o caso.

Feedback positivo: a resposta amplifica a mudança da variável. Isto tem um

efeito desestabilizador, pelo que não contribui para a homeostase. O feedback

positivo é menos comum nos sistemas naturais do que o feedback negativo, mas

tem as suas aplicações. Por exemplo, nos nervos, um potencial elétrico limite

dispara a geração de um potencial de ação muito mais elevado. Outros eventos de

feedback positivo são a coagulação do sangue e vários eventos na gestação.

4.2 Fisiologia Animal

4.2.1 A Digestão

A digestão é o conjunto das transformações, mecânicas e químicas, que os

alimentos orgânicos sofrem ao longo de um sistema digestivo, para se converterem

em compostos menores hidrossolúveis e absorvíveis. De acordo com o local da

ocorrência, temos diversos tipos de digestão:

Digestão intracelular: ocorre somente no interior da célula. A partícula é

englobada, por pinocitose ou fagocitose, sendo então digerida no interior de

vacúolos através das enzimas lisossômicas. Esse tipo de digestão é encontrado em

protozoários e poríferos.

Digestão extracelular: ocorre totalmente fora das células, em cavidades do

organismo (tubo digestivo). A partir de nematóides a digestão é exclusivamente fora

das células.

59

Digestão extra e intracelular: inicia-se no tubo digestivo e completa-se no

interior da célula. É o que acontece nos celenterados, onde a digestão inicialmente

se processa no interior da cavidade gastrovascular, e em seguida, as partículas

parcialmente digeridas são captadas por células da gastroderme, onde a digestão se

completa intracelularmente.

Digestão extracorporal: ocorre fora do corpo do predador.

Digestão extracelular: Na maioria dos seres heterotróficos multicelulares a

digestão realiza-se fora das células, digestão extracelular, podendo ocorrer fora do

organismo, digestão extracorporal, como os fungos, ou no interior do organismo,

digestão intracorporal, como acontece nos animais.

Nos animais o tubo digestivo pode apresentar diferentes graus de

complexidade, em certos organismos o tubo digestivo possui duas aberturas, uma

para entrada dos alimentos, a boca, e outra por onde sai os resíduos alimentares, o

ânus. Nesta situação trata-se de um tubo digestivo completo. Nos animais mais

simples o tubo digestivo tem apenas uma abertura que funciona simultaneamente

como boca e como ânus, designando-se por tubo digestivo incompleto.

O aparelho digestivo ou digestório ou ainda sistema digestório é o sistema

que, nos animais, é responsável pela obtenção dos alimentos ingeridos os nutrientes

necessários às diferentes funções do organismo, como crescimento, energia para

60

reprodução, locomoção, etc. É composto por um conjunto de órgãos que têm por

função a realização da digestão. O tubo digestivo é composto por:

Boca: onde ocorre o processo e mastigação que junto da insalivação,

secreção das glândulas salivares (água, muco e enzima), degradam o amido, ação

da ptialina (que inicia o processo de digestão dos carboidratos presente no

alimento), em maltose.

Faringe: auxilia no processo de deglutição (ato de engolir).

Esôfago: canal de passagem aonde o bolo alimentar é empurrado por meio

de contrações musculares (movimentos peristálticos) até o estômago.

Estômago: começa o processo de quimificação, aonde atua a pepsina,

enzima que transforma (quebra) as proteínas em peptídeos (cadeias menores de

aminoácidos). O estômago é um órgão em formato de bolsa com o pH em torno de 2

(muito ácido). Ele pode ficar horas misturando o bolo alimentar em seu interior com a

secreção gástrica (água, muco, ácido clorídrico e enzimas). O bolo alimentar torna-

se mais líquido e ácido passando a se chamar quimo e vai sendo, aos poucos,

encaminhado para o duodeno.

Intestino delgado: são produzidas em sua parede as enzimas: peptidase

(digestão de proteínas), maltase (digere a maltose), lactase (digere a lactose) e a

sacarase (digere a sacarose). A superfície interna, ou mucosa, dessa região,

apresenta, além de inúmeros dobramentos maiores, milhões de pequenas dobras,

chamadas vilosidades (aumenta a superfície de absorção intestinal). As membranas

das próprias células do epitélio intestinal apresentam, por sua vez, dobrinhas

microscópicas denominadas microvilosidades. O intestino delgado também absorve

a água ingerida, os íons e as vitaminas. Ele se divide em duodeno, jejuno e íleo.

Duodeno: dividido em quatro partes com forma de C, é no duodeno que o

suco pancreático (neutraliza acidez do quimo e faz a digestão de proteínas, de

carboidratos e de gorduras) e a secreção biliar (emulsificação de gorduras) agem

atacando a quimo e a transformando em quilo. Possuí as glândulas de Brünner que

secretam muco nas paredes do intestino delgado.

Jejuno: começa a absorção dos nutrientes. Faz continuação ao duodeno,

recebe este nome porque sempre que é aberto se apresenta vazio.

61

Íleo: é o último segmento do intestino delgado que faz continuação ao jejuno.

Recebe este nome por relação com osso ilíaco. É mais estreito e suas túnicas são

mais finas e menos vascularizadas que o jejuno.

Intestino grosso: dividido em quatro partes: ceco (cecum), cólon e o reto. É o

local de absorção de água, tanto a ingerida quanto a das secreções digestivas.

Glândulas da mucosa do intestino grosso secretam muco, que lubrifica as fezes,

facilitando seu trânsito e eliminação pelo ânus. Fortíssimas ondas peristálticas,

denominadas ondas de massa, ocorrem eventualmente e são capazes de propelir o

bolo fecal, que se solidifica cada vez mais, em direção às porções finais do tubo

digestório: os cólons, sigmóide e reto.

Apêndice: é uma pequena extensão tubular terminada em fundo cego.

Ceco: é a porção inicial do intestino grosso segmento de maior calibre, que se

comunica com o íleo. Para impedir o refluxo do material proveniente do intestino

delgado, existe uma válvula localizada na junção do íleo com o ceco - válvula

ileocecal. No fundo do ceco encontramos uma ponta chamada apêndice cecóide ou

vermicular.

Cólon: é a região intermediária, um segmento que se prolonga do ceco até o

ânus.

Reto: é a parte final do tubo digestivo e termina-se no canal anal. Ele possui

geralmente 3 pregas em seu interior e é uma região bem vascularizada. Pode ser

avaliado através do toque retal, retoscopia ou retosigmoideoscopia. É no canal anal

que ocorrem as hemorróidas que nada mais são que varizes nas veias retais

inferiores.

Ânus: controla a saída das fezes, localizado na extremidade do intestino

grosso.

Ao tubo digestivo estão associadas glândulas que produzem sucos digestivos

ricos em enzimas e outras substâncias que ajudam a dissolver os alimentos. O

fígado intervém, ainda que não produza qualquer suco digestivo, mas, sim, a bílis

que funciona como emulsificante (ajuda a quebrar a gordura em gotas de pequena

dimensão, de forma a facilitar a absorção, ou seja, a digestão). As

glândulas/órgãos/estruturas anexas são: glândulas salivares; glândulas gástricas (na

parede interna do estômago); glândulas intestinais (na parede interna do intestino

delgado); pâncreas e fígado.

62

Quando o alimento é deitado à boca, com a ação dos dentes (mastigação) e

da saliva (ação química sobre o amido), transforma-se em bolo alimentar. Esse bolo

alimentar desce pelo esôfago até ao estômago onde, pela ação física dos

movimentos da parede do estômago (movimentos peristálticos) e a ação química do

suco gástrico (ou estomacal) se transforma em quimo. O quimo segue então para a

região pilórica, atravessa o duodeno onde recebe os sucos intestinais e o suco

pancreático que, com a ajuda de enzimas, decomporão ainda mais a massa

alimentar, transformando-a em quilo, que entra no intestino delgado. Aqui, pelo

efeito dos movimentos peristálticos do intestino, o quilo vai sendo empurrado em

direção ao intestino grosso, enquanto vai ocorrendo a absorção dos nutrientes, com

a ajuda das vilosidades intestinais. A parte que não é aproveitada do quilo é,

finalmente, evacuada pelo ânus sob a forma de fezes.

Podemos diferenciar então os processos digestivos em ―fenômenos

mecânicos‖ (mastigação, deglutição – engolir, movimentos peristálticos - contração e

relaxamento da musculatura) e ―fenômenos químicos‖ (insalivação, quimificação -

digestão parcial das proteínas pela pepsina, quilificação - processo de formação do

quilo, absorção - pode ocorrer em todo o tubo digestório).

4.2.2 A Circulação

Em geral, circulação refere-se ao movimento de um fluído ao longo de uma

curva fechada. Em biologia, circulação refere-se ao movimento do sangue através

do coração de dos vasos sangüíneos.

O sistema circulatório é composto pelo coração e pelos vasos sanguíneos,

que são: as artérias, as veias e os capilares. A sua função é realizar a circulação

sanguínea. É responsável por conduzir elementos essenciais para todos os tecidos

do corpo: oxigênio para as células, hormônios (que são liberados pelas glândulas

endócrinas) para os tecidos, condução de CO2 para sua eliminação nos pulmões,

coleta de excreções metabólicas e celulares, entrega de excreções nos órgãos

excretores, como os rins, transporte de hormônios, tem importante papel no sistema

imunológico na defesa contra infecções, termorregulação: calor, vasodilatação

periférica; frio, vasoconstrição periférica. Dentre os tipos conhecidos de sistemas

circulatórios temos:

63

Ausência de sistema circulatório: certos animais como a planária (classe

Turbellaria, filo Plathelminthes) não apresentam sistema circulatório. Os nutrientes,

gases e excretas são transportados por difusão, célula a célula.

Sistema circulatório aberto (ou lacunar): O sistema circulatório dos artrópodes

e maioria dos moluscos é aberto. Este tipo de sistema circulatório não apresenta

capilares nem veias; um ou mais corações, com 2 a 3 câmaras (aurículas e

ventrículos), bombeiam o sangue (hemolinfa é um nome mais apropriado para este

caso, devido ao fato de que não há pigmento na hemolinfa) por um vaso dorsal. O

sangue então se dirige a cavidades chamadas seios ou lacunas na massa visceral

ou manto, e volta quando o coração relaxa através de orifícios chamados ostíolos. É

chamado sistema circulatório aberto, porque nem todo o trajeto do sangue é

percorrido dentro de vasos.

Sistema circulatório fechado: um sistema circulatório diz-se fechado quando

as células do sangue estão sempre dentro de vasos sangüíneos. Nos seres

humanos o sangue está em circuito fechado formado pelo coração, artérias,

arteríolas, capilares, vênulas e veias. O sistema circulatório é fechado em todos os

seres do subfilo dos vertebrados (dividido em sete classes, três classes de peixes, e

as outras de anfíbios, répteis, aves e mamíferos), além dos anelídeos e cefalópodes,

na qual o sangue nunca sai da rede de vasos sanguíneos composta por veias,

artérias e capilares.

Os sistemas apresentam um pouco das várias classes de vertebrados

mostram vários estágios evolutivos, sendo que o do peixe é o menos evoluído, e o

dos mamíferos e aves são os mais evoluídos. No peixe, o sistema circulatório é

simples; o sangue sai do coração, circula pelas brânquias (onde o sangue é

oxigenado), pelos capilares do corpo, voltando para o coração no final do ciclo.

Portanto, o coração do peixe é uma única bomba (composta de duas câmaras). Nos

anfíbios e répteis, há sistema circulatório duplo; o que quer dizer que há dois ciclos

pelo qual o sangue passa um no qual o sangue é oxigenado e outro no qual ele é

distribuído pelo corpo. No entanto, nem sempre o coração é totalmente separado em

duas bombas. Anfíbios possuem um coração com três câmaras. Nas aves e

mamíferos (que também apresentam sistema fechado duplo), o coração é

claramente separado em duas bombas e é formado por quatro câmaras.

64

O sistema circulatório humano é composto de sangue, sistema vascular e

coração. O coração é o órgão que bombeia o sangue. O sistema vascular é

composto pelos vasos sanguíneos: artérias, veias e capilares. As artérias são os

vasos pelos quais o sangue sai do coração. Como a pressão do sangue no lado

arterial é maior, comparando com as veias, a parede das artérias é mais espessa.

As veias são os vasos que trazem o sangue para o coração, dentro das veias há

válvulas que, se o sangue começa a fluir na direção contraria do coração, fecham-se

impedindo o refluxo do sangue. Os capilares são vasos microscópicos, com parede

de apenas uma célula de espessura e que são responsáveis pelas trocas de gases e

nutrientes entre o sangue e o meio interno. O sangue segue um caminho contínuo,

passando duas vezes pelo coração antes de fazer um ciclo completo. Pode-se dividir

desta maneira o sistema circulatório em dois segmentos: a circulação pulmonar e a

circulação sistêmica.

A ―circulação pulmonar‖ ou ―pequena circulação‖ se inicia no tronco da artéria

pulmonar, seguindo pelos ramos

das artérias pulmonares,

arteríolas pulmonares, capilares

pulmonares, vênulas

pulmonares, veias pulmonares e

deságua no átrio esquerdo do

coração. Na sua primeira

porção, transporta sangue

venoso. Nos capilares

pulmonares o sangue é saturado

em oxigênio, transformando-se

em sangue arterial.

A ―circulação sistêmica‖

ou ―grande circulação‖ inicia-se

na Aorta, seguindo pelos seus

ramos arteriais e na seqüência

pelas arteríolas sistêmicas,

capilares sistêmicos, vênulas

sistêmicas e veias sistêmicas, estas se unindo em dois grandes troncos, a Veia cava

65

inferior e a Veia cava superior. Ambas deságuam no átrio direito do coração. Sua

primeira porção transporta sangue arterial. Nos capilares sistêmicos o sangue perde

oxigênio para os tecidos e aumenta seu teor de gás carbônico, passando a ser sangue

venoso.

Outras definições no que diz respeito à circulação são:

Circulação Visceral: é a parte da circulação sistêmica que supre os órgãos do

sistema digestivo.

Circulação Portal Hepática: o sangue venoso dos capilares do trato intestinal

drena na veia portal, que invés de levar o sangue de volta ao coração, leva-o ao

fígado. Isso permite que este órgão, receba nutrientes que foram extraídos da

comida pelo intestino. O fígado também neutraliza algumas toxinas recolhidas no

intestino. O sangue segue do fígado às veias hepáticas e então veia cava inferior, e

então ao lado direito do coração, entrando no átrio direito e voltando para o início do

ciclo, no ventrículo direito.

Circulação Fetal: o sistema circulatório do feto é diferente, já que o feto não

usa pulmão, mas obtém nutriente e oxigênio pelo cordão umbilical. Após o

nascimento, o sistema circulatório fetal passa por diversas mudanças anatômicas,

incluindo fechamento do duto arterioso e forâmen oval.

Circulação Coronária: é o conjunto das artérias, arteríolas, capilares, vênulas

e veias próprios do coração. São considerados separadamente por sua importância

médica e porque sua fisiologia (modo de funcionamento) apresenta aspectos

particulares.

4.2.3 A Respiração

Na linguagem vulgar, respiração é o ato de inalar e exalar ar através da boca

ou das cavidades nasais. Os processos fisiológicos que renovam o ar da via aérea

condutora, de ar para os pulmões, e dos alvéolos, que ocorre nos períodos da

inspiração e da expiração pulmonar são denominados de ventilação pulmonar. A

ventilação pulmonar é classificada como:

Ventilação pulmonar natural: a ventilação acontece sem o uso de dispositivo

para auxiliar a ventilação.

66

Ventilação pulmonar assistida: a ventilação ocorre com o uso de dispositivo

que modifica a mistura gasosa, a pressão do gás, o fluxo de gás inspirado, a

freqüência ventilatória ou quaisquer processos da ventilação pulmonar. Quando o

dispositivo utilizado é um ventilador pulmonar, a ventilação pulmonar é mecânica,

isto é,uma ventilação pulmonar assistida com ventilador pulmonar.

Respiração e ventilação pulmonar são processos totalmente distintos então,

estes termos não se equivalem e não devem ser usados como sinônimos.

Sistema respiratório é o conjunto de órgãos responsáveis pela entrada,

filtração, aquecimento, umidificação e saída de ar do nosso organismo. Faz as

trocas gasosas do organismo com o meio ambiente, oxigenando o sangue e

possibilitando que ele possa suprir a demanda de oxigênio do indivíduo para que

seja realizada a respiração celular. O processo de troca gasosa no pulmão —

oxigênio por dióxido de carbono — é conhecido como hematose pulmonar. Os

órgãos do sistema respiratório, além de dois pulmões, são: fossas nasais, boca,

faringe (nasofaringe), laringe, traquéia, brônquios (e suas subdivisões), bronquíolos

(e suas subdivisões), diafragma e os alvéolos pulmonares reunidos em sacos

alveolares.

Em condições normais de respiração, o ar passa pelas fossas nasais onde é

filtrado por pêlos e muco e aquecido pelos capilares sanguíneos do epitélio

respiratório (tecido altamente vascularizado). Passa então pela faringe, laringe,

traquéia, brônquios, bronquíolos (lat. pequenos brônquios), depois alvéolos (onde

ocorre a hematose).

A função do sistema respiratório é basicamente garantir as trocas gasosas

com o meio (hematose), mas também ajuda a regular a temperatura corpórea, o pH

do sangue e liberar água. Os componentes são nasofaringe, laringe, traquéia e os

pulmões.

A inspiração e a expiração são processos passivos do pulmão já que ele não

se movimenta isso fica a cargo do diafragma, dos músculos intercostais e da

expansibilidade da caixa torácica, que garante a conseqüente expansão do pulmão

graças à coesão entre pleura parietal (fixa na caixa torácica) e a pleura visceral (fixa

no pulmão). O ar inspirado, rico em oxigênio, passa pelas vias respiratórias, sendo

filtrado, umedecido, aquecido e levado aos pulmões. No íntimo pulmonar o oxigênio

do ar inspirado entra na circulação sanguínea e o dióxido de carbono do sangue

67

venoso é liberado nos alvéolos para que seja eliminado com o ar expirado. O ar

expirado é pobre em oxigênio, rico em dióxido de carbono e segue caminho oposto

pelo trato respiratório.

A respiração é um processo "semi-automático", que permite a intervenção do

sistema nervoso central, mas normalmente é controlado pelo bulbo (que controla a

amplitude e freqüência da respiração), o diafragma é controlado pelo nervo frênico.

O bulbo é sensível às variações de pH do sangue. Ao faltar oxigênio na corrente

sanguínea, ocorre um aumento da concentração do íon bicarbonato (HCO3−, forma

na qual ocorre a maior parte do transporte de CO2 no sangue) de caráter ácido,

acarretando uma redução do pH e a conseqüente resposta do bulbo a esta variação,

que consiste em aumentar a freqüência

respiratória.

São assim denominadas as

estruturas responsáveis pelo transporte do

ar aos pulmões no organismo humano.

Essas estruturas são anatomicamente

separadas em: fossas nasais

(nasofaringe); faringe; laringe; traquéia;

brônquios (subdivididos em: brônquios

principais, brônquios lobares, brônquios

segmentares); bronquíolos (respiratórios e terminais) e alvéolos.

O epitélio respiratório (pseudo-estratificado, ciliado, não-queratinizado) é a

mucosa que reveste boa parte do trato respiratório, se estendendo das fossas

nasais até os brônquios. Esse epitélio é responsável pela filtração, aquecimento, e

umidificação do ar inspirado. A filtração é possível graças à presença de muco

secretado pelas células caliciformes e dos cílios que orientam seus batimentos em

direção à faringe, impedindo a entrada de partículas estranhas no pulmão; enquanto

o aquecimento é garantido pela rica vascularização do tecido, principalmente nas

fossas nasais.

A laringe tem importante função ao impedir a entrada de alimento nas vias

aéreas inferiores e garantir a fonação. Ela é formada por nove peças de cartilagem:

a cartilagem tireóide, localizada anteriormente e em forma de duas placas formando

um diedro, esta é a cartilagem da laringe que forma a proeminência laríngea ou

68

pomo-de-adão; inferiormente instala-se a cartilagem cricóide, que possui um formato

de anel e conecta-se com a extremidade superior da traquéia; posterior à cartilagem

tireóide está o par de cartilagens aritenóides, que são presas à região súpero-

posterior da cartilagem cricóide; fixas sobre cada cartilagem aritenóide encontra-se

uma cartilagem corniculada; anteriores às cartilagens aritenóides e posteriores à

cartilagem tireóide encontram-se as duas cartilagens cuneiformes; e por cima da

estrutura da laringe se encontra a cartilagem epiglótica, mobilizável pelos músculos

da laringe para fechar a epiglote durante a deglutição. Todas essas cartilagens são

unidas por tecido fibroso e músculos. As cordas vocais são duas pregas músculo-

membranosas presentes na parede posterior da cartilagem tireóide, que aumentam

ou reduzem a luz da rima da glote (abertura entre as cordas vocais) produzindo sons

durante a passagem de ar.

A traquéia é formada por anéis incompletos de cartilagem em forma de "C",

feixes musculares lisos, uma capa interna de epitélio respiratório, e mais

externamente de tecido conjuntivo que envolve todas essas estruturas. Inferiormente

se subdivide e da origem a dois brônquios que penetram no pulmão pelo hilo do

pulmão. Os brônquios, à medida que penetram no pulmão, vão sofrendo sucessivas

ramificações até virarem bronquíolos terminais. Traz também muita alegria ao seu

sistema circulatório por onde passam todos os gases do seu corpo. Logo depois do

ar passar pela laringe-faringe, ele chega aos pulmões e é separado. O oxigênio vai

pro sangue e o gás carbônico é abandonado.

4.2.4 A Excreção

Em biologia, chama-se excreção ao processo de eliminação de produtos do

metabolismo que devem ser eliminados do organismo, a fim de atingir um estado de

equilíbrio interno, ou homeostase. Como exemplo, temos o gás carbônico, a água,

sais minerais e excretas nitrogenadas (amônia, uréia ou ácido úrico).

A eliminação dos resíduos nitrogenados está diretamente relacionada com as

quantidades de água de que dispõe o ser vivo. A classificação quanto às excretas

nitrogenadas segue a seguir:

69

Amoniotélicos: excreta amônia, substância extremamente tóxica para os

organismos e

bastante solúvel

em água. É

necessária muita

água para o seu

transporte, e,

portanto esse tipo

de excreção ocorre

na maioria dos

invertebrados

aquáticos e nos

peixes ósseos de água doce.

Ureotélicos: excretam uréia, que é solúvel em água e menos tóxica que a

amônia, e ocorre no fígado no chamado ciclo de ornitina. Ocorre em animais que

dispõem de um pouco menos de água, como nos anelídeos, peixes cartilaginosos,

anfíbios e mamíferos.

Ureotélicos: excreta ácido úrico, substância de toxidez muito baixa e insolúvel

em água, o que representa uma adaptação para a vida terrestre. São ureotélicos:

insetos, répteis e aves.

Designa-se como sistema excretor qualquer conjunto de órgãos que, num

organismo, é responsável pela manutenção do meio interno, regulação do teor de

água e sais minerais e eliminação de resíduos nitrogenados formados durante o

metabolismo celular. No ser humano podemos considerar como sistemas excretores

o sistema urinário (onde é produzida a urina) e a pele (que produz suor através das

glândulas sudoríparas). O sistema respiratório, ao eliminar dióxido de carbono, que é

um dos principais resíduos da respiração celular, é por vezes, também incluído

neste grupo por alguns autores (ainda que, na verdade, não seja responsável pela

produção de uma "excreção" no sentido próprio da palavra). Eliminam-se as

substâncias que estão em excesso, para manter o equilíbrio, chamado de equilíbrio

dinâmico, que é fundamental para o bom funcionamento da célula com o meio.

Os componentes do sistema urinário humano são:

70

Néfron: unidade funcional dos rins. As etapas da atividade renal em cada

néfron são:

Ultra-filtração renal nos glomérulos. Passagem de água, íons, aminoácidos,

glicose e vitaminas do plasma para a cápsula de Bowman.

O filtrado glomerular passa para o túbulo contorcido proximal, ocorrendo

transporte ativo de sódio de volta para o sangue. Processo este estimulado pelo

hormônio chamado aldosterona (das supra-renais).

Na alça de Henle, há reabsorção de água, e a urina primária se torna mais

concentrada. Este é o local de maior reabsorção de água.

No túbulo contorcido distal volta a acontecer o transporte ativo, com

reabsorção de glicose e aminoácidos. Mas neste local também há reabsorção

passiva de água, estimulada pelo ADH (hormônio antidiurético).

O líquido que chega aos tubos coletores já não contem mais aminoácidos,

glicose ou vitaminas, seu teor de água é relativamente pequeno, e ele já pode ser

considerado urina.

Substâncias reabsorvidas: água, glicose, eletrólitos, aminoácidos, vitaminas.

Substâncias excretadas: água, uréia, ácido úrico, amônia, creatinina, resíduos

metabólicos.

Controle Hormonal da Diurese: ADH - Hormônio Anti-Diurético; produção na

hipófise (glândula do cérebro que produz e armazena hormônios); atua no néfron

aumentando a reabsorção, e, portanto diminuindo a diurese. OBS: O álcool inibe a

produção de ADH, aumentando assim a diurese; diabetes insípida - diminui a

produção do ADH (poliúrica, desidratação intensa, sede excessiva).

Excreção nos animais:

Difusão Direta: invertebrados inferiores, com exceção dos platelmintos que

possuem célula-flama, especializada na excreção. Os anelídeos possuem nefrídias

e os insetos fazem sua excreção através dos túbulos de Malpighi.

Rins: todos os vertebrados fazem excreção através dos rins. – Pro-néfrons:

próximos à cabeça, possuem tubos cm nefróstoma. Presentes nos ciclóstomos. -

Mesonéfrons: Região média do corpo, tubos com nefróstoma e glomérulos. Nos

peixes e anfíbios. - Metanéfrons: Região posterior do corpo, apenas com glomérulos.

Répteis, aves e mamíferos.

71

Amônia: excretada por animais aquáticos, muito solúvel em água e muito

tóxica, por isso deve ser diluída em alto volume de água. Chamados de

amoniotélicos.

Uréia: excretada por animais terrestres não ovíparos (anfíbios e mamíferos),

menos tóxica que a amônia. O que representa uma economia hídrica. Chamados de

ureotélicos.

Ácido Úrico: o menos tóxico dos três, e também o menos solúvel em água.

Excretado por insetos e vertebrados ovíparos terrestres (maioria dos répteis e aves).

Chamados de ureotélicos.

4.2.5 A Regulação Funcional: Sistema Nervoso e Endócrino

O sistema nervoso de um animal coordena a atividade dos músculos,

monitora os órgãos, constrói e finaliza estímulos dos sentidos e inicia ações. Os

neurônios e os nervos são participantes importantes do sistema nervoso, e

desempenham papéis importantes em tal coordenação. Todas as partes do sistema

nervoso são feitas de tecido nervoso.

O sistema nervoso dos animais vertebrados são freqüentemente divididos em

sistema nervoso central (SNC) e sistema nervoso periférico (SNP). O SNC consiste

do cérebro e da espinha dorsal. O SNP consiste de todos os outros nervos e

neurônios que não possuem vínculo com o SNC. A grande maioria do que

comumente se denomina nervos (que são realmente os apêndices dos axônios de

células nervosas) são considerados como constituintes do SNP. O sistema nervoso

periférico é dividido em sistema nervoso somático e sistema nervoso autônomo.

O sistema nervoso somático é responsável pela coordenação dos

movimentos do corpo e também por receber estímulos externos. Este é o sistema

que regulas as atividades que estão sob controle consciente.

O sistema nervoso autônomo é dividido em sistema nervoso simpático,

sistema nervoso parassimpático e sistema nervoso entérico. O sistema nervoso

simpático responde ao perigo iminente ou stress, e é responsável pelo incremento

do batimento cardíaco e da pressão arterial, entre outras mudanças fisiológicas,

juntamente com a sensação de excitação que se sente devido ao incremento de

adrenalina no sistema. O sistema nervoso parassimpático, por outro lado, torna-se

72

evidente quando a pessoa está descansando e sente-se relaxada, e é responsável

por coisas tais como a constrição pupilar, a redução dos batimentos cardíacos, a

dilatação dos vasos sangüíneos e a estimulação dos sistemas digestivo e

geniturinário. O papel do sistema nervoso entérico é gerenciar todos os aspectos da

digestão, do esôfago ao estômago, intestino delgado e cólon.

O sistema endócrino é formado pelo conjunto de glândulas que apresentam

como atividade característica a produção de secreções denominadas hormônios.

Hormônio é uma substância química específica segregada pelo sistema

endócrino, que é produzida num órgão ou em determinadas células do mesmo e é

libertada e transportada diretamente pelo sangue ou por outros fluidos corporais. A

sua função é exercer uma ação reguladora (indutora ou inibidora) em outros órgãos

ou regiões do corpo. Em geral trabalham devagar e agem por muito tempo,

regulando o crescimento, o desenvolvimento, a reprodução e as funções de muitos

tecidos, bem como os processos metabólicos do organismo.

Nas mulheres, por volta dos 40 anos de idade, há uma queda brusca na

produção de hormônios, que é chamada de menopausa; nos homens, essa queda é

chamada de andropausa. Alguns dos hormônios mais conhecidos são os que

regulam as funções sexuais dos mamíferos (a testosterona e o estrogênio) e

hormônios que regulam o nível de glicose no sangue (como a insulina).

Freqüentemente o sistema endócrino interage com o sistema nervoso,

formando mecanismos reguladores bastante precisos. O sistema nervoso pode

fornecer ao sistema endócrino informações sobre o meio externo, enquanto que o

sistema endócrino regula a resposta interna do organismo a esta informação. Dessa

forma, o sistema endócrino em conjunto com o sistema nervoso atua na

coordenação e regulação das funções corporais. Alguns dos principais órgãos que

constituem o sistema endócrino são: a hipófise, o hipotálamo, a tiróide, as supra-

renais, o pâncreas e as gônadas (os ovários e os testículos).

73

4.2.6 Os Sentidos

Do ponto de vista da biologia, os sentidos são os meios através dos quais os

seres vivos percebem e reconhecem outros organismos e as características do meio

ambiente em que se encontram. O adjetivo correspondente aos sentidos é sensorial.

Os animais normalmente têm órgãos especializados para essas funções. No

Homem, são geralmente considerados cinco sentidos e os órgãos onde residem: o

tacto reside nos terminais nervosos da pele; o olfato reside na pituitária, dentro do

nariz; a audição reside no ouvido; o paladar reside nas papilas gustativas da língua;

e a visão reside nos olhos. Outros animais possuem outros órgãos dos sentidos,

como as antenas dos artrópodes, a linha lateral dos peixes etc.

4.2.7 O Sistema Genital e os Hormônios Sexuais

O sistema reprodutor é o conjunto de interações entre órgãos ou substâncias

dentro de um organismo que dizem respeito unicamente à reprodução. Como

74

exemplo, inclui-se, no caso dos mamífero-fêmeas, os hormônios de estrogênio, o

útero e os ovários, mas não os seios. Também são incluídos os gametas.

4.3 Fisiologia Vegetal

Em botânica, designa-se fisiologia vegetal ao estudo das funções, ou

fisiologia, das plantas.

Esta disciplina debruça-se

sobre o estudo de vários

processos e temas fundamentais

tais como:

Nutrição vegetal: o conceito

de solo como meio para o

crescimento vegetal é uma noção

antiga desde os primórdios da

agricultura. De fato, as

características físicas e químicas

dos solos condicionam o

crescimento vegetal, ao fazer

variar a capacidade de retenção de água, a solubilidade dos elementos minerais, as

transformações minerais e bioquímicas, a lixiviação dos nutrientes e o pH. O solo é

importante para o crescimento vegetal, pois supre as plantas com fatores de

crescimento, permite o desenvolvimento e distribuição das suas raízes e possibilita o

movimento dos nutrientes, de água e ar nas superfícies radiculares.

Hormônio vegetal: os vegetais, assim como os animais, têm grande parte de

seu metabolismo controlado por hormônios. O desenvolvimento e crescimento das

plantas são afetados pela luz, gravidade, temperatura, duração do dia e da noite

etc., através da influencia dos hormônios vegetais. Os principais fitormônios são:

Auxinas: são os fitormônios mais importantes das plantas. Dentre as auxinas

a mais comum é o AIA (ácido indolilacético). As auxinas são produzidas no ápice do

vegetal, sendo distribuídas por um transporte polarizado do ápice para o resto do

corpo do vegetal. Um dos efeitos das auxinas está relacionado com o crescimento

do vegetal, pois atuam sobre a parede celular do vegetal, provocando sua elongação

75

ou distensão e, conseqüentemente, o crescimento do vegetal. Na verdade, os

efeitos das auxinas sobre os vegetais são muito diversificados, dependendo do local

de atuação e concentração, podem apresentar efeitos completamente antagônicos.

As auxinas são hormônios vegetais produzidos principalmente nas regiões apicais

que, transportados para outros locais da planta, participam do seu crescimento e

diferenciação. A principal auxina encontrada nas plantas é o ácido indol-acético,

conhecido pela sigla AIA. Essa substância é produzida principalmente no meristema

apical do caule e transportada através das células do parênquima até as raízes. O

transporte do AIA é unidirecional, dependendo de energia para ocorrer. Se um

pedaço de caule é invertido, o AIA continua a se deslocar em direção à extremidade

das raízes, contra a força de gravidade. O principal efeito da auxina é promover o

crescimento de raízes e caules, através do alongamento das células recém-

formadas nos meristema. Isso depende da concentração do hormônio; em

concentrações muito altas a auxina inibe a elongação celular e, portanto, o

crescimento do órgão. A sensibilidade das células à auxina varia nas diferentes

partes da planta. O caule, por exemplo, é menos sensível à auxina que a raiz. Por

isso uma concentração de auxina suficiente para induzir crescimento do caule tem

forte efeito inibidor sobre o crescimento da raiz podem ser insuficientes para produzir

efeitos sobre o crescimento do caule.

Giberelinas: são produzidas em tecidos jovens do sistema caulinar e

sementes em desenvolvimento. É incerto se sua síntese ocorre também nas raízes.

Após a síntese, as giberelinas são provavelmente transportadas pelo xilema e

floema. Aplicando giberelina em plantas anãs, verifica-se que elas se tornam

indistinguíveis das plantas de altura normal (plantas não mutantes), indicando que

as plantas anãs (mutantes) são incapazes de sintetizar giberelinas e que o

crescimento dos tecidos requer este regulador. Em muitas espécies de plantas,

incluindo a alface, o tabaco e a aveia selvagem, as giberelinas quebram a dormência

das sementes, promovendo o crescimento do embrião e a emergência da plântula.

Especificamente, as giberelinas estimulam o alongamento celular, fazendo com que

a radícula rompa o tegumento da semente. Giberelinas, assim como auxinas, podem

causar o desenvolvimento de frutos partenocárpicos (sem sementes), incluindo

maçã, abóbora, berinjela e groselha. A maior aplicação comercial das giberelinas é

76

na produção de uvas para a mesa. O ácido giberélico promove a produção de frutos

grandes, sem sementes, soltos entre si.

Citocininas: é o grupo de substâncias reguladoras do crescimento e

desenvolvimento vegetal, encontradas em sementes em germinação e frutos jovens.

Estimulam a divisão celular; retardam a senescência (envelhecimento) foliar e

auxiliam no desenvolvimento de frutos e na germinação de sementes. Além de

estimular a divisão celular, a mistura de auxinas e de cinetina induz o início da

diferenciação celular. Variações nas proporções de auxinas e cinetina colocadas em

uma cultura de tecidos podem influenciar fortemente o tipo de diferenciação celular.

Quando a proporção do AIA é superior à de cinetina, certas regiões dos tecidos em

cultura formam raízes. Proporções maiores de cinetina resultam no desenvolvimento

de caules. Estes fatos demonstram que a divisão e a diferenciação celular exigem a

ação conjunta e harmônica de dois reguladores vegetais: auxinas e cinetina.

Etileno: é o composto orgânico (endógeno ou exógeno) mais simples e,

aparentemente, o único gás que participa de regulação dos processos fisiológicos

das plantas. O etileno é considerado um hormônio, já que é um produto natural do

metabolismo, atua em concentrações muito baixas e participa da regulação de

praticamente todos os processos de crescimento, desenvolvimento e senescência

das plantas. A vantagem original do gás etileno como regulador do crescimento

reside no fato de que não exige atividade metabólica para seu transporte e, em

certos casos, para sua inativação. A difusão do gás é suficiente para seu transporte

e para diminuir sua concentração. A maior dificuldade dos estudos com o gás etileno

é que ele está geralmente presente na atmosfera, particularmente nas áreas de

atividade industrial ou de trânsito intenso. Além disso, praticamente todos os

compostos orgânicos liberam etileno quando são aquecidos ou oxidados.

Finalmente, as plantas sujeitas a vários tipos de estresse, como o ataque de insetos

e microrganismos, o contato com substâncias tóxicas, a colocação em posição

horizontal, a exposição a baixas temperaturas e à presença de potenciais de água

baixos nos tecidos, produzem etileno acima dos níveis esperados em plantas

normais. Uma prática comum para acelerar o amadurecimento de frutos de banana

é queimar pó de madeira nas câmaras de armazenamento. A queima de serragem

libera gás etileno que é indutor do amadurecimento de frutos. O etileno é produzido

em diversas partes da planta e se difundindo no ar que existe entre as células. Em

77

frutas e vegetais, o estímulo da produção de etileno causado por cortes ou

escoriações, pode comprometer a armazenagem desses produtos. O escurecimento

das folhas, induzido pelo etileno, é uma causa comum de perdas em muitos

produtos, como na alface.

Tropismos: é o desenvolvimento da planta influenciado pela direção da luz.

Muitos caules exibem fototropismo positivo, curvando-se na direção donde recebem

luz. É resultado da ação da auxina sobre a elongação celular. Quando uma planta é

iluminada unidirecionalmente, a auxina migra para o lado menos expostos à luz

antes de descer pelo caule. Com isso as células do lado menos iluminado se

alongam mais do que as do lado mais iluminado e a planta se dobra em direção à

fonte de luz.

Geotropismo: é uma resposta dos órgãos vegetais à força da gravidade. Esta

resposta resulta no crescimento da parte aérea da planta na direção oposta à força

da gravidade (geotropismo negativo) e no crescimento das raízes na direção da

força gravitacional (geotropismo positivo). O geotropismo no caule parece estar de

acordo com a teoria de Cholodny-Went. Quando a planta é colocada em posição

horizontal, o acúmulo de auxinas na parte inferior do caule provoca um maior

crescimento dessa parte, ocorrendo curvatura em uma direção oposta à força da

gravidade, fazendo com que o caule se dirija para cima. Na raiz em posição

horizontal ocorre um maior alongamento na parte superior comparada à inferior,

provocando curvatura da raiz na direção da força gravitacional.

Tigmotropismo: é o desenvolvimento em resposta a um estímulo mecânico tal

como o contacto com um objeto. O enrolamento das gavinhas que ajuda a prender a

planta ao suporte é um exemplo de tigmotropismo.

Fotoperiodismo: é importante saber que existem três tipos de plantas: plantas

de dia curto (floresce com fotoperíodos inferiores ao fotoperíodo crítico); plantas de

dia longo (floresce com fotoperíodos superiores ou iguais ao fotoperíodo crítico) e

plantas neutras ou indiferentes. A floração dessas plantas (como também a queda

das folhas, a germinação, etc.) depende da duração dos dias e das noites. Quando

se tem um dia longo seguido de uma noite curta, as plantas de dia longo florescem

depois de um tempo, enquanto as de dia curto não. Ou seja, são plantas que

florescem no verão. Quando se tem um dia curto seguido de uma noite longa, é a

vez das plantas de dia curto florescerem, enquanto as de dia longa não. Ou seja,

78

são plantas que florescem no inverno. Se ambas estiverem em um dia curto com

interrupção noturna de luz, as plantas de dia curto não florescerão, mas as de dia

longo sim. A interrupção dos períodos escuros leva à inibição da floração de plantas

de dia curto. O segredo não está na duração do dia, e sim na duração da noite.

Existem dois fitocromos envolvidos neste processo: o R e o F. Suponhamos que

seja verão, os dias são longos e as noites são curtas. Durante o dia, o fitocromo R é

convertido em F rapidamente, como o dia é longo, há muito fitocromo F em serviço.

Pois é, para plantas de dia longo tal quantidade de fitocromo F é perfeita para a

floração. No entanto, para as plantas de dia curto, essa quantidade é excessiva e

prova a inibição. Durante a noite, o fitocromo F converte-se em R lentamente, como

a noite é curta, não é produzido muito fitocromo R e as concentrações de F serão

ainda mais elevadas durante o dia. Suponhamos que seja inverno, dias curtos e

noites longas. Há menos conversão de fitocromo R em F durante o dia, e, durante a

noite, o que tem de fitocromo F é convertido em R em proporções consideráveis.

Desta forma, não há fitocromo F suficiente para a floração de plantas de dia longo,

enquanto há festa para as plantas de dia curto. No entanto, as plantas de dia curto

precisam do máximo de período de escuridão que puderem ter, para que as

concentrações de F sejam consideravelmente reduzidas, tal período deve ser,

portanto, longo e contínuo. A interrupção com luz produz mais fitocromo F, o

suficiente para a floração das plantas de dia longo (em pleno inverno, quem sabe) e

inibe a floração das plantas de dia curto.

Germinação de sementes: em biologia chama-se germinação ao processo

inicial do crescimento de uma planta a partir de um corpo em estado de vida latente,

que pode ser uma semente ou um esporo ou de um animal, protista ou bactéria a

partir de uma forma enquistada. A semente das espermatófitas é produzida no

ovário de uma flor (nas angiospérmicas) ou no megasporófilo (as escamas das

pinhas ou estruturas equivalentes doutras gimnospérmicas) e consiste num embrião

e numa reserva de alimento. Quando as condições ambientais são favoráveis, a

semente germina: os meristemas apicais começam a crescer e a primeira estrutura a

desenvolver-se é a radícula, que se transforma numa raiz, segurando a nova planta

ao solo ou a outro suporte onde a planta irá viver. Nessa altura, a planta torna-se

independente das reservas nutritivas e alguns botânicos consideram que nessa

altura termina a germinação e inicia-se o crescimento da nova planta. Plantas de

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regiões frias têm sementes e flores que só se desenvolvem após rigorosos invernos.

Para serem cultivadas no Brasil, por exemplo, devem ser submetidas à vernalização

(ou choque térmico) para que a floração ou germinação sejam induzidas. O caule

forma-se a partir dum tecido embrionário chamado hipocótilo. O crescimento do

hipocótilo leva os cotilédones, a plúmula (precursora das primeiras folhas) e o

meristema apical a saírem do tegumento para formarem a nova planta. No entanto,

num sentido mais lato, pode dizer-se que a germinação termina quando nascem as

primeiras "folhas" - nessa altura os cotilédones, que além de possuírem uma reserva

de alimento, podem desenvolver capacidade fotossintética, normalmente perdem

esta capacidade, que é assumida pelas folhas. Normalmente, as sementes para

germinarem necessitam de um suporte adequado (substrato), calor e umidade. No

entanto, algumas exigem condições especiais, tal como um fogo natural (por

exemplo, em muitas plantas nativas da Austrália).

Função dos estomas e transpiração (relações hídricas): as plantas vasculares

possuem estômatos, estruturas localizadas em sua epiderme (principalmente nas

folhas), que se abrem e fecham de acordo com as necessidades fisiológicas do

vegetal. Quando abertos, promovem a transpiração, que tanto elimina vapor d'água

em temperaturas excessivas, como também permite trocas gasosas entre o meio

interno e o ambiente externo. Entretanto, é preciso notar que, à exceção de algumas

espécies aquáticas, todas as plantas deste grupo mantêm seus estômatos fechados

nas horas mais quentes do dia. Algumas Angiospermas, especialmente as que

vivem sob condições de constante stress hídrico (as chamadas "plantas CAM"),

conservam seus estômatos fechados durante todo o dia, evitando a intensa

transpiração em um ambiente onde há pouca água disponível no solo para repor

suas perdas. Nestas, os estômatos se abrem à noite, quando a temperatura é mais

fresca.

Reprodução: ao contrário dos animais, as plantas em geral têm uma grande

capacidade de reprodução vegetativa, ou seja, assexual: as partes vegetativas (=

não-reprodutoras) podem facilmente produzir uma nova planta. Por exemplo, um

pedaço de hifa de um fungo transportada na pata de um cão ou de uma mosca pode

produzir outro "indivíduo" da mesma espécie noutro local. Um pedaço do talo de

uma alga arrastada pelas correntes oceânicas pode produzir uma nova alga noutro

local onde as condições sejam adequadas. As plantas verdes rastejantes muitas

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vezes lançam estolhos que produzem raízes e se podem tornar independente da

planta-mãe. No entanto, todas as plantas - tal como os animais - necessitam da

reprodução sexuada para o processo evolutivo, ou seja, necessitam de "renovar" o

seu material genético. Mas nas plantas - ao contrário dos animais - os órgãos

reprodutores se encontram em indivíduos diferentes dos órgãos vegetativos. A este

processo chama-se alternância de gerações.

Mas é na dispersão das várias estruturas que as plantas geram para se

reproduzir que encontramos maiores especializações. As espermatófitas (plantas

que produzem sementes) desenvolveram estratégias para a disseminação dos seus

produtos sexuais a dois níveis:

Pólen: os grãos de pólen são as estruturas que transportam os gametas

masculinos e, para que estes possam fecundar os óvulos, têm formas de atuação

diversificadas - diferentes tipos de polinização. Algumas espécies de plantas

produzem sementes por auto-fecundação, ou seja, o anterozóide de uma flor pode

fecundar com êxito o óvulo da mesma flor; nestas plantas, a flor pode abrir apenas

depois da fecundação. A norma, entretanto, é a fecundação cruzada, em que o

pólen duma flor deve fecundar o óvulo de outra ou, de preferência de outra planta

diferente da mesma espécie, a fim de assegurar a recombinação genética; para este

fim, os grãos de pólen são geralmente muito pequenos e leves, podendo ser

transportados pelo vento (polinização anemófila), pela água (nas plantas aquáticas -

polinização hidrófila), ou por animais (polinização zoófila), quer involuntariamente,

como fazem os colibris quando vão beber o néctar da flor, quer voluntariamente,

como fazem as abelhas e outros insetos, que se alimentam de pólen (polinização

entomófila). Nestes últimos casos, o néctar ou outras especializações da flor são

desenvolvimentos evolutivos destinados ao sucesso da reprodução sexuada.

Sementes: são as estruturas que resultam da fecundação e transportam o

embrião que, em condições ambientais favoráveis, irão dar origem a plantas iguais.

Para isso, as plantas desenvolveram durante o processo evolutivo várias

estratégias, muitas das quais atuam ao mesmo tempo:

Vida latente: os embriões das plantas podem ficar muito tempo sem se

desenvolverem, enquanto as condições apropriadas de temperatura e umidade não

surgem. Os outros grupos de plantas, incluindo as samambaias os fungos, os

musgos e as algas disseminam-se por esporos, que são células haplóides com uma

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parede celular extremamente resistente produzidas por meiose em órgãos especiais

- os esporângios.

REFERÊNCIAS

Bibliografia Básica

PURVES, W.K.; SADAVA, D.; ORIANS, G.H. Vida: a Ciência da Biologia – Vol 1. 6

ed. Curitiba: Artmed, 2005. 456 p.

Bibliografia Complementar

ALBERTS, B.; BRAY, D.; HOPKIN, K. Fundamentos da Biologia Celular, 2 ed.,

Curitiba: Artmed, 2006. 864 p.

BERNE, R.M.; LEVY, M.N. Fisiologia. 4 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan,

2000. 1034 p.

82

CORMACK, D.H. Fundamentos de Histologia. 2 ed. Rio de Janeiro: Guanabara

Koogan, 2003. 371 p.

GITIRANA, L.B. Histologia: Conceitos Básicos dos Tecidos. 1 ed. Rio de Janeiro:

Atheneu, 2004. 172 p.

GLEREAN, A. Manual de Histologia. 1 ed. Rio de Janeiro: Atheneu, 2002. 223 p.

JUNQUEIRA, L.C.U.; CARNEIRO, J. Biologia Celular e Molecular. 8 ed. Rio de

Janeiro: Guanabara Koogan, 2005. 352 p.

JUNQUEIRA, L.C.U.; CARNEIRO, J. Histologia Básica. 10 ed. Rio de Janeiro:

Guanabara Koogan, 2004. 540 p.

KARP, G. Biologia Celular e Molecular: Conceitos e Experimentos. 3 ed. Barueri:

Manole, 2006. 832 p.

KLINKE, R.; SILBERNAGL, S. Tratado de Fisiologia. 4 ed. Rio de Janeiro:

Guanabara Koogan, 2006. 786 p.

LODISH, H.; BERK, A.; MATSUDAIRA, P. Biologia Celular e Molecular. 5 ed.

Curitiba: Artmed, 2005. 1054 p.

PAPINI, S.; FRANÇA, M.H.S. Manual de Citologia e Histologia: Para o Estudante da

Área de Saúde. 1 ed. Rio de Janeiro: Atheneu, 2003. 206 p.

POLLARD, T.D.; EARNSHAW, W.C. Biologia Celular. 1 ed. São Paulo: Elsevier,

2006. 928 p.

ROBERTS, E.M.F.; HIB, J.; PONZIO, R. Biologia Celular e Molecular. 14 ed. Rio de

Janeiro: Guanabara Koogan, 2003. 432 p.

TAIZ, L.; ZEIGER, E. Fisiologia Vegetal. 3 ed. Curitiba: Artmed, 2003. 720 p.

QUESTÃO 01

A respeito das células procarióticas, qual das afirmativas está errada?

a) Não apresentam um núcleo verdadeiro.

b) Não possuem um sistema de membranas internas.

c) Não apresentam ribossomos

d) São representadas pelas bactérias e cianobactérias

e) Não apresentam cloroplastos

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QUESTÃO 02

O modelo abaixo representa a configuração molecular da membrana celular, segundo Singer e

Nicholson. Acerca do modelo proposto, assinale a alternativa incorreta.

a) O algarismo 1 assinala a extremidade polar (hidrófila) das moléculas lipídicas.

b) O algarismo 2 assinala a extremidade apolar (hidrófoba) das moléculas lipídicas.

c) O algarismo 3 assinala uma molécula de proteína.

d) O algarismo 4 assinala uma molécula de proteína que faz parte do glicocálice.

e) O algarismo 5 assinala uma proteína extrínseca à estrutura da membrana.

QUESTÃO 03

Na mucosa intestinal, as células apresentam grande capacidade de absorção devido à

presença de:

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a) desmossomas

b) vesículas fagocitárias

c) microvilosidades

d) flagelos

e) cílios

QUESTÃO 04

Considere as seguintes estruturas celulares:

I- retículo endoplasmático.

II- complexo de Golgi.

III- grânulos de secreção.

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A seqüência de estruturas em que seria encontrado um aminoácido radioativo, desde a

entrada até sua saída da célula, é, respectivamente:

a) III, II, I

b) II, I , III

c) III, I, II

d) I, II, III

e) II, III, I

QUESTÃO 05

A célula é uma estrutura que realiza suas várias funções de uma maneira dinâmica.

O esquema acima, de uma célula em atividade, só NÃO mostra a:

a) correlação funcional existente entre organelas celulares.

b) captura de substâncias pela célula num processo denominado endocitose.

c) circulação de substâncias por vesículas membranosas da célula.

d) liberação de excreção lipídica para o meio extracelular onde vão atuar.

e) produção, armazenagem e atuação de enzimas digestivas.

QUESTÃO 06

A liberação de O2 e a fixação de CO2 realizadas pelas plantas verdes representam as trocas

gasosas da:

a) respiração aeróbica

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b) respiração anaeróbica

c) fotossíntese

d) transpiração

e) fermentação alcoólica

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QUESTÃO 07

Assinale a afirmativa correta sobre a maneira como os seres vivos retiram a energia da

glicose.

a) O organismo, como precisa de energia rapidamente e a todo tempo, faz a combustão da glicose

em contato direto com o oxigênio.

b) Como a obtenção de energia não é sempre imediata, ela só é obtida quando a glicose reage com o

oxigênio nas mitocôndrias.

c) A energia, por ser vital para a célula, é obtida antes mesmo de a glicose entrar nas mitocôndrias

usando o oxigênio no citoplasma, com liberação de duas (02) moléculas de ATP (glicólise).

d) A energia da molécula de glicose é obtida através da oxidação dessa substância pela retirada de

hidrogênios presos ao carbono (desidrogenações), que ocorre a nível de citoplasma e mitocôndrias.

e) A obtenção de moléculas de ATP é feita por enzimas chamadas desidrogenases (NAD) depois que

a molécula de oxigênio quebra a glicose parcialmente no hialoplasma (glicólise).

QUESTÃO 08

A conseqüência mais importante da mitose é:

a) determinar a diferenciação celular.

b) a produção de gametas e esporos haplóides.

c) a produção de células iguais à célula mãe.

d) aumentar a variabilidade genética dos seres vivos.

e) aumentar a taxa de mutação.

QUESTÃO 09

No processo de ossificação, o papel dos osteoclastos é:

a) promover a deposição de cálcio nas epífises

b) reabsorver a matriz óssea

c) revestir o periósteo

d) reforçar as suturas cranianas

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e) formar, por mitoses, os osteócitos

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QUESTÃO 10

A atividade metabólica de cada tecido depende diretamente das trocas feitas com os capilares

sanguíneos. Considerando os diferentes tecidos, assinale aquele que apresenta menor taxa

metabólica:

a) Derme

b) Cartilagem

c) Tecido ósseo

d) Tecido Nervoso

e) Tecido Muscular

QUESTÃO 11

Cortes longitudinais e transversais de um órgão animal, observados ao microscópio,

apresentam feixes de células fusiformes envolvidas por tecido conjuntivo. Esse órgão deve

ser constituído por tecido:

a) muscular

b) nervoso

c) ósseo

d) glandular

e) cartilaginoso

QUESTÃO 12

Para que um impulso nervoso possa ser transmitido de um neurônio para outro, é necessária a

liberação, na fenda sináptica, de mediadores químicos. Um desses mediadores é:

a) insulina

b) tirosina

c) vasopressina

d) acetilcolina

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e) histamina

QUESTÃO 13

Ao passar pelas vilosidades do intestino delgado, o sangue de uma pessoa alimentada:

a) perde gás oxigênio e ganha aminoácidos

b) perde gás oxigênio e perde glicose

c) ganha gás oxigênio e ganha aminoácidos

d) ganha gás carbônico e perde glicose

e) perde gás carbônico e ganha aminoácidos

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QUESTÃO 14

Em caso de hipertensão, recomenda-se uma dieta sem sal porque este atua:

a) diminuindo o volume de sangue circulante

b) aumentando o volume de sangue circulante

c) reduzindo o calibre dos vasos sanguíneos

d) dilatando o calibre dos vasos sanguíneos

e) obstruindo os capilares arteriais com placas de ateroma

QUESTÃO 15

Logo após a nidação do ovo humano, o embrião começa a produzir um hormônio que estimula

os ovários a continuar produzindo estrógeno e progesterona, de modo a manter o

espessamento do endométrio. Esse hormônio é:

a) a testosterona

b) a prolactina

c) o hormônio luteinizante

d) a gonadotrofina coriônica

e) o hormônio