UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
CENTRO DE CIÊNCIAS NATURAIS E EXATAS
CURSO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS
Caderno Didático de
Biologia Celular
(BLG 138)
Élgion Loreto
Departamento de Biologia -2005
Sumário:
Página
Introdução
3
Primeira Parte
Uma breve revisão de Biologia Celular
4
A lógica da composição molecular dos seres vivos
4
Estruturas supra-moleculares e a emergência de novas propriedades
12
A organização celular: o conceito de célula mínima
16
Da célula procariótica para a célula eucariótica
24
Segunda Parte
Recomendações de ordem geral a serem observadas no uso do Laboratório.
27
O uso do microscópio óptico (mo)
29
Observando células de epitélio de escamas de cebola
40
Propriedades físico-químicas dos componentes da membrana plasmática.
41
Comparando células procariotas e eucariotas.
42
Um pouco de físico-química: pH
44
Estudando a passagem de solutos e solventes pela membrana plasmática.
47
Fracionamento celular :
centrifugação.
49
cromatografia
51
eletroforese
53
Observação de ciclose e cloroplastos em células de Elodea
54
Observando cílios e sistema de endomembranas
57
Preparação de lâminas permanentes
59
Observação de complexo de Golgi em lâminas permanentes de epidídimo
60
Observação de células musculares estriadas
61
Observação de mitose em ponta de raiz de cebola
62
Atividades de práticas de biologia como componente
de formação pedagógica.
atividade 1 – Biologia na cozinha.
65
atividade 2 - O uso de modelos didáticos e simulações
65
2
INTRODUÇÃO
Biologia Celular (BLG 138) é uma disciplina do primeiro semestre, e ministrada com duas
horas/aula (h/a) teóricas e duas h/a práticas semanais.
Os principais objetivos da disciplina são o dar ao aluno:
-
uma visão atual da organização e funcionamento celular, assim como o domínio dos
conceitos básicos dessa área do conhecimento;
-
uma visão histórica sobre as principais descobertas que levaram aos paradigmas atuais
dessas ciências;
-
instrumentalização para busca de informação e atualização, de forma autônoma nessa
área do conhecimento;
-
instrumentalização para o desenvolvimento de atividades didáticas de Biologia Celular,
para todos os níveis de ensino, incluindo as atividades práticas.
O presente Caderno Didático foi escrito para auxiliar a atingir os objetivos descritos acima.
Para tal, ele consta de duas parte:
1a) Uma breve revisão teórica atualizada, porém escrita em nível de ensino médio. Este
texto servirá de base para as primeiras semanas de aula teórica que consistirá de uma revisão
geral de Biologia Celular.
2a) Protocolos das aulas práticas. Estas atividades serão executadas durante as aulas
práticas e cabe ao aluno fazer o registro solicitado nos protocolos. Pensamos ser este material
uma posterior fonte de consulta para a execução de atividades didáticas.
O aprofundamento teórico, que se seguirá à revisão apresentada na primeira parte deste
Caderno Didático será feito a partir da seguinte bibliografia:
CARVALHO, H.F. e RECCO-PIMENTEL, S.M. A célula 2001. Barueri,SP, Ed. Manole, 2001.
JUNQUEIRA , L.C. e CARNEIRO, J. Biologia Celular e Molecular. 7a Ed. Rio de Janeiro,
Guanabara-Koogan, 2000.
DeROBERTIS, E.D.P. e DeROBERTIS, E.M.F. Bases da Biologia Celular e Molecular. 14 ed, Rio
de Janeiro, Guanabara-Koogan, 2003.
COOPER, G.M. A célula, uma abordagem molecular. 2 ed P. Alegre, Artes Médicas, 2001.
ALBERTS, B. e colaboradores. Fundamentos da Biologia Celular. P. Alegre, Artes Médicas,
1999.
ALBERTS, B. e colaboradores. Biologia Molecular da Célula. 4 ed. P. Alegre, Artes Médicas,
2004.
3
Uma breve revisão de Biologia Celular
Unidade I
A lógica da composição molecular
dos seres vivos:
entendimento dos seres vivos são aqueles
relacionados aos tipos de moléculas que os
compõem. Os seres vivos são formados por
células e todas as células são constituídas
componentes
químicos,
organizados em uma “lógica” muito simples:
átomos se agrupam para formar moléculas,
estas, nos seres vivos são as vezes muito
grandes,
e
por
isto
chamadas
de
macromoléculas, que se associam para
formar as organelas e demais partes da
célula. (Figura 1).
nos sistemas vivos e perfaz 70%, ou mais, do
admitimos a água como um líquido inerte,
Os conceitos primordiais para o
mesmos
A água é a molécula mais abundante
peso da maioria das formas de vida. Sempre
DE QUE SÃO FEITAS AS CÉLULAS?
pelos
1. A água e suas propriedades especiais
suave, conveniente para muitos propósitos
práticos. Embora seja quimicamente estável,
ela é uma substância com propriedades
incomuns. Na verdade, a água e seus
produtos de ionização, os íons H+ e OH-,
influenciam profundamente nas propriedades
de muitos componentes importantes das
células, como as enzimas, as proteínas, os
ácidos nucléicos e os lipídios.
A molécula da água é eletricamente
neutra, mas o arranjo dos átomos de
hidrogênio e oxigênio em forma de V torna
essa molécula um dipolo elétrico. Pela
presença dos dois pólos (+ e -) a água é dita
um solvente polar.
A água é melhor solvente do que a
maioria dos líquidos comuns. Quase todos os
sais minerais, podem ser dissolvidos na água
sob forma de íons, como por exemplo, os
íons de Na+, Cl -, K+, Mg++ . Estes íons, em
especial, são de fundamental importância no
controle da quantidade de água nas células
(pressão osmótica), e atuam também no
funcionamento de muitas enzimas e na
Figura 1. Organização das estruturas
celulares a partir dos átomos.
excitabilidade das células.
As moléculas orgânicas, que são as
moléculas mais importantes na constituição e
4
funcionamento
dos
seres
vivos,
podem
que as moléculas biológicas podem ser
apresentar três diferentes comportamentos
organizadas em apenas 4 classes. Além
com relação a água: a) são solúveis (se
disso, deve-se levar em conta que as
solubilizam totalmente na água, como a
moléculas orgânicas são formadas por,
maioria dos glicídios); b) são insolúveis (por
aproximadamente, 30 componentes básicos.
exemplo, as gorduras neutras), ou c) são
Entender esta classificação é fundamental
anfipáticos, isto é, possuem uma parte da
para a compreensão da química da vida.
molécula que se dissolve na água e outra
que é insolúvel. Temos,como exemplo desse
último tipo, os lipídios e proteínas que
compõem as membranas.
As quatro classes de moléculas
orgânicas que estão presentes nas células
são as seguintes:
A)
A forma e propriedades funcionais
que as macromoléculas vão apresentar são
profundamente influenciadas pelo modo com
que elas interagem com a água. Sendo
desempenha,
no
funcionamento
celular, um papel muito importante.
uma
chamados
de
B) Ácidos nucléicos
C) Proteínas
D) Lipídios (gorduras)
As três primeiras classes formam
MOLÉCULAS POLIMÉRICAS, isto é , são
moléculas compostas por “unidades que se
repetem”, denominadas MONÔMEROS.
2. As moléculas orgânicas
Em
(também
açúcares ou carboidratos)
assim, esse líquido “inodoro, incolor e sem
gosto”
Glicídios
primeira
observação,
podemos constatar que os seres vivos são
quimicamente
moléculas
muito
orgânicas
complexos.
são
Suas
“gigantescas”
quando comparadas as moléculas “dos seres
brutos” e, além disso, são extremamente
variáveis. Por exemplo, um organismo bem
simples como uma bactéria, pode ter mais de
2.000 proteínas diferentes. Um ser humano
deve ter em torno de 100.000 tipos de
Figura 2. Formação de polímeros
proteínas.
Como
poderemos
estudar
quimicamente estes seres, se, considerando
somente
as
proteínas,
temos
uma
diversidade tão grande ?
Esta tarefa, que aparentemente é
impossível, torna-se facilitada pelo fato de
Podemos resumir a composição das
macromoléculas orgânicas dos seres vivos
na Figura 3, em que encontramos os átomos
que
compõem
cada
classe
de
macromolécula, os monômeros de cada
classe e o polímero formado.
5
Devemos lembrar que na Figura 3 as
No
grupo
dos
glicídios,
o
principal
moléculas poliméricas aparecem formadas
monômero é a glicose. Nas proteínas, os
por poucos monômeros, mas na realidade,
monômeros são 20 diferentes aminoácidos
geralmente, elas são formadas por milhares
e, nos ácidos nucléicos, são “basicamente”
deles.
8 nucleotídeos. Somando-se a estes alguns
tipos predominantes de lipídeos, teremos
então,
aproximadamente
os
30-
40
componentes químicos básicos, e suas
variações, que são predominantes nos
seres vivos.
2.1 PROTEÍNAS
As proteínas são as moléculas
responsáveis pelo funcionamento da
célula.
Praticamente todas as atividades da
célula e, portanto, de um organismo são
executadas por proteínas.
O
transporte
de
substâncias
é
realizado por proteínas, como por exemplo, a
HEMOGLOBINA que transporta oxigênio. O
movimento das organelas no interior da
célula, e mesmo o movimento proporcionado
pelos músculos, como um todo, é resultado
da interação de proteínas como a TUBULINA
e DINEIRA; a ACTINA e a MIOSINA. A
proteção
Figura 3. Classes de moléculas presentes
nas células
Como podemos ver na Figura 3, seis
principais tipos de átomos vão formar todas
as moléculas orgânicas dos seres vivos.
Estes seis elementos se organizam em
aproximadamente 30 –40 tipos de moléculas
(os monômeros) que podem ser classificados
por sua estrutura química em 4 grupos.
do
nosso
corpo
contra
os
microrganismos que causam doenças é dada
pela ação de ANTICORPOS, que são
proteínas. Todas as reações químicas que,
constantemente, estão ocorrendo em nosso
organismo, são realizadas por proteínas
especiais chamadas de ENZIMAS. Enfim,
todo o funcionamento do nosso organismo se
dá graças à atividade das PROTEíNAS.
Cada
uma
dessas
funções
é
realizada por uma proteína diferente. Existe,
6
no corpo humano, cerca de 100.000 tipos
estrutura primária . A substituição de um
diferentes de proteínas, cada uma sendo
único aminoácido em uma cadeia protéica,
especialista em uma função.
provoca uma alteração na estrutura primária
As proteínas são construídas a partir
dessa
proteína.
A
conseqüência
da
de 20 tipos de aminoácidos, que diferem
modificação pode ser grave, resultando em
entre si através de uma parte da molécula,
uma
chamada de radical.
corretamente dentro da célula.
nova
proteína
que
não
funcione
Chamamos de estrutura secundária a
interação entre os aminoácidos vizinhos um
uma cadeia polipeptídica. A interação entre
radicais + e – ou hidrofóbicos e hidrofílicos
fazem com que parte da cadeia se organize
em α hélice ou pregas (folhas) β.
Na Figura 5, está representada a
estrutura primária da ribonuclease bovina, que
é uma enzima que degrada o RNA. Na
estrutura primária, está explícito apenas qual é
a ordem dos aminoácidos que compõem uma
proteína, ou seja, qual é o primeiro, o segundo,
o terceiro... até o último aminoácido.
Figura 4 - Os 20 aminoácidos que compõe
as proteínas
As proteínas são formadas pela
união de 100 ou mais aminoácidos. O que vai
diferenciar uma proteína de outra é a
seqüência dos aminoácidos que a compõem.
Como existem 20 diferentes tipos desses
aminoácidos e as várias proteínas podem ter
comprimentos
diferentes,
temos
uma
diversidade muito grande nessa classe de
Figura 5. Estrutura primária da ribonuclease bovina
macromoléculas (figura 4). Por exemplo, a
A
enzima ribonuclease bovina é formada por
proteína,
124 aminoácidos, já a albumina do soro
representa
humano é formada por 528 aminoácidos.
tridimensional. O formato da mioglobina, ou
estrutura
por
sua
como
terciária
vez,
é
é
a
de
aquela
sua
uma
que
forma
A seqüência de aminoácidos que
seja, sua estrutura terciária é representada
compõe uma proteína, recebe o nome de
na da Figura 6. A estrutura terciária das
7
proteínas
depende
da
seqüência
O modo como uma proteína irá
de
desempenhar a sua atividade dependerá de
aminoácidos (estrutura primária).
sua forma tridimensional, ou seja, depende
de sua estrutura terciária, que em última
análise
depende
aminoácidos
que
da
seqüência
compõe
a
de
proteína
(estrutura primária).
A troca, acréscimo ou retirada de um
aminoácido PODE ocasionar alterações na
estrutura dessa proteína, alterando sua forma
e, portanto, sua função. A troca de um
aminoácido na proteína ribonuclease, por
exemplo,
a
aminoácido
Figura 6. Estrutura secundária
terciária da mioglobina.
e
Forma e Função das Proteínas
Para todo o lado que olhamos,
podemos observar que a forma dos objetos é
que ditam a sua função. Na Figura 7, temos a
representação de uma tesoura e de uma
colher. É muito difícil cortar um pano com
uma colher, ou comer sopa com uma
tesoura. A forma desses objetos é que
permite sua função.
substituição
(treonina)
por
do
terceiro
uma
glicina
resultará em uma proteína com outra forma
tridimensional e incapaz de executar sua
função.
Somos formados por aproximadamente 100
trilhões de células. As células são estruturas
muito organizadas cujo funcionamento é,
essencialmente, realizado por uma classe de
moléculas, as proteínas. São as proteínas
que irão dar forma as estruturas celulares,
transportar substâncias, realizar as reações
químicas necessárias a sobrevivência e
crescimento da célula, enfim são elas que
irão pôr as células a funcionar. Existem
milhares de proteínas diferentes em cada
célula. Cada proteína está envolvida em uma
função ou atividade específica. Diferentes
células apresentam proteínas diferentes, o
que explica as variações nas formas e
funções observadas em cada tipo celular
Portanto,
para
entender
o
funcionamento celular temos que olhar com
Figura 7- Relação entre forma e função
atenção para as proteínas. As proteínas são
cadeias
de
aminoácidos.
Imagine
uma
8
proteína como um colar de pérolas, cada
um deles está relacionada à sua forma.
aminoácido sendo uma pérola. Existem 20
É a estrutura tridimensional que permitirá
diferentes tipos de aminoácidos, o que
a uma enzima (proteína que ativa
poderia ser representado em nosso colar por
pérolas de 20 cores diferentes. O número de
pérolas e a seqüência nas cores das pérolas
(aminoácidos)
variam
de
proteína
para
proteína, como nos dois "colares" vistos na
reações
químicas)
encaixar-se
perfeitamente ao seu substrato e alterálo. Vamos a um exemplo: o fator VIII é
uma proteína de 2.531 aminoácidos e
está envolvida na coagulação sanguínea.
Figura 8.
A ausência ou a redução da atividade
dessa proteína no sangue causa a
hemofilia clássica (hemofilia A), condição
em que a pessoa pode morrer devido à
hemorragia intensa e de longa duração,
desencadeada por qualquer pequeno
ferimento.
Há casos em que os hemofílicos
Figura 8:
Diferentes proteínas
podem possuir diferentes números de
aminoácidos (como no exemplo aqui temos
um "colar" com 11 e outro com 9 contas). As
proteínas diferem também com relação a
seqüência de cores das contas do colar
(seqüência de aminoácidos).
têm o fator VIII no sangue, porém, essa
proteína apresenta alguns dos seus
aminoácidos trocados ou faltando, e isso
causa
uma
alteração
no
formato
tridimensional dessa proteína, impedindo
que ela se ligue com as outras proteínas
O número de aminoácidos varia
de uma proteína para outra, as menores
envolvidas na coagulação sanguínea, ou
dificultando essa ligação.
tem em torno de 50 aminoácidos e as
maiores perto de 20.000. As proteínas se
dobram
formando
tridimensional
típica,
uma
ou
estrutura
seja
cada
proteína tem uma forma definida que
depende da seqüência de aminoácidos
que possui. É essa forma que vai ser
responsável pela função da proteína.
Observe a sua volta diferentes
Sabe-se também que algumas
substituições de aminoácidos na proteína
podem
ter
provocando
efeitos
apenas
menos drásticos,
uma
pequena
alteração de forma do fator VIII, sem
comprometer o funcionamento de modo
muito intenso. Neste caso, a pessoa
pode ter um tempo de coagulação um
pouco maior do que a maioria dos
objetos e veja como a função de cada
9
indivíduos, sendo, no entanto, normal e
As Proteínas na Nossa Dieta
não hemofílica.
As
proteínas,
enquanto
macromoléculas, não são essenciais na dieta
humana. Alguns monômeros que formam as
proteínas é que são considerados essenciais
Enzimas
As enzimas formam uma classe
especial de proteínas que tem como função
Cada enzima é especializada em
uma
reação
específica.
amido e o degrada até glicose. O amido, que
é a substância que vai ser alterada durante a
química,
recebe
o
nome
produzir.
As proteínas presentes nos alimentos
Por
exemplo, a enzima amilase age sobre o
reação
Os aminoácidos chamados de essenciais são
aqueles que nossas células não conseguem
catalisar (acelerar) as reações químicas.
acelerar
para nutrição humana.
de
são degradadas no aparelho digestivo. Essa
degradação corresponde à separação da
cadeia polipeptídica em monômeros. Os
aminoácidos liberados são, então, levados
através do sangue para todas as células do
SUBSTRATO.
Na enzima, existe uma região que se
liga especificamente ao substrato e a esta
região chamamos de SÍTIO ATIVO. Assim,
após a interação do substrato com o sítio
nosso corpo. Uma vez no interior de nossas
células, esses aminoácidos serão utilizados
para compor as nossas proteínas e fazer
funcionar o nosso organismo.
As
ativo, ocorre a reação química, sendo
liberado o PRODUTO da reação, que no
As enzimas não se alteram com a
química
que
promovem,
importantes
no
de um bife eram
músculo
da
vaca.
As
proteínas do ovo seriam importantes para o
caso da amilase, é a glicose.
reação
proteínas
saindo
intactas do processo, podendo ir localizar
mais substrato para catalisar nova reação
(Ver Figura 9).
pintinho que iria se desenvolver naquele ovo.
Se essas proteínas entrassem intactas em
nossa circulação, de nada adiantaria, pois
não estariam aptas a desempenhar as
funções que as nossas células devem
executar. Além do mais, como sabemos, toda
proteína estranha serve como antígeno, e
provavelmente, a absorção de uma proteína
de vaca ou de galinha provocaria uma reação
alérgica. Nosso sistema imune reconheceria
essas
Figura 9 Esquema de uma reação enzimática
proteínas
como
estranhas
ao
organismo e criaria anticorpos contra elas.
As proteínas são moléculas muito
grandes.
composto
Por
por
exemplo,
o
colágeno
aproximadamente
é
3.000
10
aminoácidos. Essa proteína fibrosa é o
principal componente da matriz extracelular e
Resumindo o que foi apresentado
sobre proteínas, podemos dizer que:
do tecido conjuntivo. Se considerarmos que a
molécula da água (que é bem menor que a
O funcionamento de um organismo
depende de suas proteínas.
de um aminoácido) tem dificuldade de
atravessar
a
pele,
absorvida
uma
como
poderia
molécula
de
ser
3.000
O funcionamento de cada proteína
depende de sua forma.
aminoácidos? Mas muitos cremes “vendem”
a idéia de que podemos “repor” o colágeno
que está faltando em nossa derme, usando
colágeno de galinha. Na verdade essa
A forma de uma proteína depende da
seqüência dos aminoácidos que a compõem.
proteína não consegue atravessar a pele e
chegar na derme, onde normalmente está
depositada.
Caso
isso
acontecesse,
provocaria uma reação alérgica (seria um
A questão agora é explicar:
Como o organismo estabelece seqüência
de aminoácidos que deve estar presente
em cada proteína?
antígeno).
Os aminoácidos são divididos em
A seqüência de aminoácidos das
essenciais, isto é, aqueles que precisam
proteínas “está escrita” (codificada) nos
fazer parte de nossa dieta, pois não temos a
genes. Os genes são compostos de outro
capacidade de sintetizá-los e não essenciais
tipo
(aqueles que podemos sintetizar).
nucléicos.
A
quantidade
de
de
molécula
orgânica,
os
ácidos
proteínas
necessárias na dieta varia conforme a idade
2.2.ÁCIDOS NUCLÉICOS
e o estado fisiológico. Crianças, gestantes e
Os ácidos nucléicos também são
lactantes necessitam mais proteínas do que
macromoléculas poliméricas, formadas por
adultos. Um adulto jovem, com intensa
monômeros chamados de nucleotídeos.
atividade física, deve consumir em torno de
Cada nucleotídeo é formado por uma base
56g diária de proteínas. Os alimentos de
nitrogenada,
origem animal, como carne, leite e ovos são
desoxirribose) e fosfato (Figura 10):
um
açúcar
(ribose
ou
ricos em proteínas. Os vegetais também têm
proteínas porém em quantidades menores.
Por exemplo, uma fatia de pão de trigo
integral possui 2 gramas de proteína, mas
como
essa
é
uma
proteína
de
baixa
qualidade, um adulto jovem precisaria comer
72 fatias diárias
para obter as 56 g
de
proteínas.
Figura 10. Nucleotídeo
11
Estes monômeros se unem para
1) Capacidade de replicação. Com o auxílio
formar dois tipos de polímeros, o DNA (ácido
de enzimas, a dupla hélice de DNA se abre,
desoxirribonucléico)
formando fita simples e pode ser duplicada,
e
o
RNA
(ácido
ribucléico).
originando
Os ácidos nucléicos são formados
pela união de nucleotídeos (Figura 11).
cópias
exatamente
iguais
a
molécula original.
2) Capacidade de conter a informação da
seqüência de aminoácidos que compõe as
proteínas. As seqüências de nucleotídeos do
DNA determinam a estrutura primária das
proteínas.
Figura 11- Molécula de ácido nucléico
Na molécula de DNA encontramos as
seguintes bases: adenina (A); citosina (C);
guanina (G) e timina (T) e são chamados de
desoxiribonucleotídeos, porque o açucar é a
desoxiribose. A molécula de DNA é formada
por uma cadeia dupla, tendo algumas
características
importantes.
Sempre
que
existir uma adenina em um lado da cadeia,
Figura 13- Replicação da molécula de DNA
teremos uma timina no outro e sempre que
ocorrer uma citosina em um lado da cadeia,
O RNA é uma molécula formada por uma
teremos uma guanina no outro. Chamamos
única cadeia, ou seja, é fita simples. Os
isto de complementariedade das bases, ou
nucleotídeos do RNA são chamados de
seja, as timinas sempre fazem par com as
Ribonucleotídeos porque o açúcar é a ribose.
adeninas e as citosinas sempre pareiam com
No RNA a base uracila (U) substitui a Timina
as guaninas.
do DNA. Os diferentes tipos de RNAs são
extremamente importantes para fazer com
que a informação genética contida no DNA
seja
traduzida
em
uma
seqüência
de
aminoácidos, originando as proteínas (será
Figura 12. Estrutura da molécula de DNA
mostrando a complementariedade das bases A=T;
C=G.
visto adiante).
2.3. GLICÍDIOS
Duas
propriedades
resultam da estrutura do DNA:
importantes
Os glicídios, também chamados de
carboidratos ou açúcares são polióis de
aldeídos ou cetonas, divididos em:
12
a) Monossacarídeos - como por exemplo a
glicose e a frutose. Os monossacarídeos
podem unir-se formando dissacarídeos. Por
exemplo, a sacarose (açúcar de cana) é a
união de uma frutose e uma glicose. A
maltose é formada pela união de duas
moléculas de glicose e a lactose (açúcar do
As
principais
funções
desempenhadas pelos glicídios são:
-ENERGÉTICA: são fonte de energia
para a célula (ou reserva de energia)
- ESTRUTURAL: formam as paredes
das células vegetais
-RECONHECIMENTO:
estão
leite) é formada pela união de galactose e
envolvidos no processo de reconhecimento
glicose.
célula-célula
nos tecidos dos animais
pluricelulares, através do glicocalix.
2.4. LIPÍDIOS
Os
lipídios
ou
gorduras
desempenham importante papel na estrutura
e função celular.
Há várias classes de
lipídios e cada uma possui funções biológicas
específicas.
Os ácidos graxos
são a unidade
fundamental da maioria dos lipídios e junto
com os triglicerídios constituem as principais
gorduras
neutras
que
funcionam
como
reservas energéticas.
Figura
14
-Exemplo
de
alguns
monossacarídeos
b) Polissacarídeos - são formados pela
união
de
vários
POLÍMEROS
DE
monossacarídeos
(são
GLICOSE)
três
Os
Fig 15 - Exemplos de ácidos graxos.
polissacarídeos mais importantes são o
AMIDO (reserva de energia dos vegetais), o
GLICOGÊNIO
(reserva
de
energia
dos
Já
os
fosfolipídios
e
os
esfingolipídios são lipídios derivados dos
animais) e a CELULOSE (constituinte da
triglicerídios.
parede das células vegetais). A diferença
cadeias de ácido graxo é substituída por uma
entre esses polissacarídeos está na ligação
estrutura química POLAR. Desta forma,
Nesses
lipídios,
uma
das
química que une as glicoses.
13
estas moléculas terão uma parte polar
muito específica, a amilase desdobra o
(hidrofílica) e uma parte apolar (hidrofóbica)
amido em glicose.
Os fosfolipídios e esfingolipídios são
Se ao invés de acrescentar saliva na
componentes fundamentais das membranas
mistura, acrescentássemos os aminoácidos
biológicas (será visto adiante).
que compõem a amilase, iria ocorrer a
Outra classe de lipídio é a dos
reação de degradação do amido? É claro que
esteróides que podem ter função estrutural,
não. Uma pilha de tijolos não é o mesmo que
como o colesterol que é um componente da
uma casa. Uma mistura de aminoácidos
membrana
função
isolados, não possui as propriedades da
desempenhada pelos esteróis é a hormonal,
proteína que poderia ser formada pela união
como
desses aminoácidos.
plasmática.
por
exemplo
Outra
a
testosterona,
progesterona.
Para que uma proteína desempenhe
uma função definida, é necessário que ela
tenha uma forma específica. A estrutura
ESTRUTURAS SUPRA-MOLECULARES E A EMERGÊNCIA DE NOVAS
PROPRIEDADES
Um
conceito
importante
para
o
entendimento dos seres vivos é o de
“propriedades emergentes”. Vejamos um
exemplo
bem
simples:
um
professor
demonstra a ação enzimática da amilase
salivar, através de um experimento muito
comum, que pode (e deve) ser realizado em
sala de aula. Nesse experimento, uma
solução de Maizena é fervida e distribuída
em dois frascos. Em apenas um dos frascos
adiciona-se um pouco de saliva e ,depois,
uma gota de lugol (ou solução de iodo) é
acrescentada em ambos os frascos.
Neste caso, a alteração de cor que
se observa no frasco é explicada pelo fato da
enzima
presente
na
saliva
ter
a
PROPRIEDADE de degradar o amido da
Maizena. Essa é uma propriedade catalítica
tridimensional de uma proteína é resultado
da união de aminoácidos em uma seqüência
também específica. Portanto, é a ligação
sucessiva de um aminoácido ao outro que irá
determinar a forma final de uma proteína e
sua capacidade funcional.
As
macromoléculas
apresentam
propriedades novas que não estão presentes
nos seus componentes isolados. A amilase,
por exemplo, tem a capacidade de degradar
o amido, porém esta propriedade não está
presente em nenhum dos aminoácidos que
compõem a amilase. Quando, pela união de
aminoácidos em uma seqüência específica, a
macromolécula amilase se forma, EMERGE
uma
nova
propriedade
(capacidade
de
degradar a amido) que não está presente nos
seus componentes.
As propriedades emergentes são um
atributo
da
forma
esterioquímica
da
macromolécula. Do mesmo modo que a
forma da tesoura confere a esse instrumento
uma
propriedade
nova
(capacidade
de
14
Os
cortar), a forma da proteína amilase lhe
permite catalisar a reação amido➜glicose.
ribossomos
são
estruturas
capazes de auto-montagem, isto é, basta
celular
colocarmos todos os componentes juntos e,
depende das propriedade emergentes de
em condições físico-químicas apropriadas,
suas macromoléculas. Mas as células não
automaticamente
são formadas apenas de macromoléculas,
ribossomo montam-se. É possível, portanto,
elas
desmontar e remontar os ribossomos em
Muito
do
possuem
funcionamento
também
ESTRUTURAS
estruturas
supramoleculares
formadas
sub-unidades
do
tubos de ensaio. E sempre, após a auto-
SUPRAMOLECULARES.
Estruturas
as
por
são
várias
macromoléculas. Um exemplo de estrutura
montagem,
uma
PROPRIEDADE
nova
EMERGE : “os ribossomos são capazes de
fazer síntese de proteínas”.
Todas as organelas intracelulares
supramolecular é o ribossomo (Figura 16).
Cada sub-unidade do ribossomo é formada
são
por várias macromoléculas. A sub-unidade
mitocôndria, por exemplo, é formada por um
maior é formada por 3 diferentes RNAs
grande número de proteínas, lipídios, DNA,
ribossômicos: um com 120 nucleotídeos
RNA... que formam suas membranas, os
(nts), outro com 160 nts e o terceiro com
seus ribossomos, corpúsculos elementares,
4700 nts. Além dos RNAs a sub-unidade
etc...
maior apresenta 49 diferentes proteínas
associarem,
(denominadas L1, L2, L3, ... até L49). Na
possui propriedades novas que não estão
sub-unidade menor temos apenas um rRNA
presentes nos componentes isolados. Por
de 1900 nts associado a 33 proteínas
exemplo, a síntese quimiosmótica do ATP só
(denominadas S1, S2, ..até S33).
é possível graças à estrutura da mitocôndria
que
estruturas
Estas
é
supramoleculares.
macromoléculas,
formam
dada
pela
a
A
ao
se
mitocôndria
que
totalidade
de
seus
componentes associados, e não pode ser
realizada
apenas
por
um
ou
outro
componente da mitocôndria. Este é outro
exemplo de uma propriedade emergente, que
só se manifesta a partir do surgimento de
uma
estrutura
com
organização
supramolecular.
Figura 16 .Ribossomo dos eucariontes
15
UNIDADE II
dependia exclusivamente do microscópio
óptico e de alguns corantes. Neste período, o
que mais chamava a atenção, quando se
A ORGANIZAÇÃO CELULAR
observava uma célula, era a presença do
O tema de estudo da Biologia, a
núcleo. Posteriormente, verificou-se que, no
VIDA é uma propriedade emergente de uma
núcleo, estavam os cromossomos e inferiu-
supraestrutura: a célula. A Vida originou-se
se que estes eram depositários dos genes.
na Terra a +/- 3.5 bilhões de anos atrás
Assim, a idéia de que, no núcleo,
quando “montaram-se” as primeiras células.
estava o controle do funcionamento celular é
O CONCEITO DE CÉLULA MÍNIMA
relativamente antiga, porém por muito tempo
A definição mais comum para célula
é:
“unidade
morfo-fisiológica
dos
seres
não foi possível saber exatamente como
esse controle era exercido.
vivos”. Mas o que caracteriza uma célula?
Quais são os componentes MÍNIMOS para
que uma estrutura possa ser considerada
uma célula?
De
uma
forma
geral,
quando
perguntamos como é constituída e como
funciona uma célula, a resposta mais comum
é:
“...formada por membrana, citoplasma e
Figura 17. Aspecto geral da organização
núcleo. A membrana reveste a célula,
celular de um procarionte.
fazendo
as
trocas
citoplasma
contém
responsáveis
célula
e
com
pelo
o
o
as
meio,
organelas
funcionamento
núcleo
o
controla
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DE UMA
da
CÉLULA (uma concepção atual)
este
Se a descrição de uma célula como
funcionamento.”
um conjunto de membrana, citoplasma e
Devemos considerar, entretanto, dois
núcleo é uma visão originária do fim do
aspectos importantes:
século
1) As bactérias e demais procariontes são
características da organização celular em
organismos celulares e não possuem núcleo;
uma visão contemporânea?
2) Quando dizemos que o núcleo “controla” o
funcionamento
celular,
não
fornecemos
nenhuma idéia de como isto ocorre.
Esta
visão
da
e
século passado e, nessa época, o estudo da
e
do
funcionamento
quais
seriam
as
Para responder essa questão temos
que pensar em características que sejam
comuns a todas as células, sejam elas
constituição
funcionamento celular é originária do fim do
estrutura
passado,
procarióticas e eucarióticas.
São quatro as partes essenciais que
podemos encontrar em toda célula:
celular
16
① Membrana - delimita a célula, separando
ambiente. Estas trocas são controladas pela
os demais elementos celulares do meio
membrana plasmática. Por isto a principal
ambiente e regulando as trocas da
característica
célula com o meio;
PERMEABILIDADE SELETIVA.
da
membrana
é
a
② Maquinaria metabólica – conjunto de
Assim, a membrana é permeável
enzimas e proteínas capazes de utilizar
porque deixa passar substâncias através
a matéria e energia do meio ambiente
dela, porém, faz isso seletivamente, ou seja,
para realizar as funções celulares;
escolhendo o que deve entrar e sair da
Informação genética -
célula.
③
como,
quando
e
informação de
onde
montar
as
Para se entender como a membrana
proteínas da máquina metabólica e
realiza
demais proteínas estruturais da célula
seletiva,
④ Maquinaria de síntese protéica – é
constituída por ribossomos, mRNAs e
tRNAs
capazes
informação
de
genética
transformar
em
metabólica.
função
temos
de
que
permeabilidade
estudar
como
a
membrana é constituída quimicamente e
como estes componentes atuam.
a
maquinaria
esta
Os
lipídios
da
membrana
são
diferentes dos lipídios que são usados como
reserva
de
energia
(ácidos
graxos
e
Estes componentes celulares podem
triglicerídios).
facilmente
nos
energéticos são insolúveis em água, os
Mycoplasma, um tipo de bactéria, que são os
lipídios que compõe a membrana (chamados
seres celulares estruturalmente mais simples
de fosfolipídios, esfingolipídios e outros) são
que conhecemos (Ver Figura 17).
ANFIPÁTICOS, ou seja, têm uma parte da
ser
reconhecidos
Enquanto
os
lipídios
molécula que é eletricamente carregada e
Vamos, a seguir, tratar de cada uma
hidrofílica (solúvel em água), e outra parte
dessas partes que compõem o que podemos
que é hidrofóbica (insolúvel em água) -
chamar de uma célula mínima.
Figura 18.
MEMBRANA CELULAR
O que delimita a célula do resto do
universo é uma fina membrana LIPO-
Figura 18- .Estrutura de um
PROTÉICA chamada membrana plasmática
Fosfolipídio
ou membrana celular.
A célula não pode se isolar do meio
Tendo esta característica anfipática,
em que se encontra, precisando manter uma
os fosfolipídios, quando colocados em água,
constante troca de matéria e energia com o
vão ter uma organização típica, formando
17
finas membranas em BICAMADAS, conforme
proteínas da membrana também terão uma
representado na Figura 19.
parte hidrofílica e uma parte hidrofóbica.
Figura 19 – Formação de bicamadas lipídicas
quando os fosfolipídios são colocados em água.
Desta forma, sempre que colocarmos
lipídios anfipáticos em água, formar-se-ão
Figura 20. Estrutura das proteínas
“bolhas” e a água estará tanto do lado de
da membrana
dentro da “bolha”, quanto do lado de fora
(Figura 19).
A água e todas as substâncias
hidrossolúveis,
como
os
açúcares,
aminoácidos, nucleotídeos, por não serem
solúveis em lipídios, não podem passar pela
camada hidrofóbica da membrana.
Por terem tanto regiões hidrofóbicas como
regiões hidrofílicas, as proteínas anfipáticas
vão se intercalar entre os fosfolipídios. (figura
20 e 21)
O
Modelo
do
MOSAICO
FLUÍDO das membranas biológicas explica
Como, então, a membrana realiza a sua
função de permeabilidade seletiva?
membranas. Segundo este modelo, temos
Só existe permeabilidade seletiva
graças à ação do outro componente das
membranas:
as
PROTEÍNAS.
organismos estão relacionadas às proteínas.
proteínas
das
membranas
também são ANFIPÁTICAS, ou seja, elas
têm uma parte formada por aminoácidos
polares (com carga elétrica) e outra parte
constituída
aminoácidos
preponderantemente
apolares.
Desta
uma bicamada de lipídios com proteínas
intercaladas nesta bicamada.
Como
sempre, as atividades de funcionamento dos
As
como se organizam e funcionam essas
forma,
As
partes hidrofílicas dos
fosfolipídios e das proteínas ficam voltadas
para as superfícies interna e externa da
membrana em contato com a água. As partes
hidrofóbicas
proteínas
dos
ficam
na
fosfolipídios
região
e
interior
das
da
membrana (figura 21)
com
as
18
TRANSPORTE DE SUBSTÂNCIAS PELA
MEMBRANA
As
substâncias
passam
pela
membrana de três formas diferentes:
1) Difusão simples: Algumas substâncias
como o O2, CO2, álcool e éter, por serem
solúveis tanto em água como em gorduras,
podem
passar
fosfolipídios.
Figura
21-
Modelo
do
MOSAICO
FLUIDO da membrana biológica
diretamente
Para
estas
pelos
substâncias,
a
membrana não constitui uma barreira, e suas
moléculas vão difundir de onde elas estão
mais concentradas para aonde estão menos
Este
modelo
é
chamado
de
concentradas (1 na Figura 22).
MOSAICO, porque os componentes da
membrana se organizam como um mosaico
(associação de pequenas peças que se
encaixam ou sobrepõe para formar uma
estrutura).
A
denominação
de
Mosaico
FLUÍDO é justificada pelo fato de seus
componentes (fosfolipídios e proteínas) não
serem
fixos
na
membrana,
podendo
apresentar movimentos laterais.
Podemos resumir a atuação dos
componentes da membrana da seguinte
Figura 22 – Passagem de substâncias
através da membrana
forma:
a) OS FOSFOLIPÍDIOS atuam como uma
A maioria das substâncias não pode
barreira, impedindo que as substâncias que
atravessar livremente pela membrana e
estão dentro da célula saiam e evitando que
precisam
as substâncias que estão fora da célula
passagem pode ocorrer de duas maneiras:
entrem.
2)
b)
AS
“portões”
PROTEÍNAS
(tecnicamente
funcionam
chamados
como
de
passar
Transporte
pelas
proteínas.
passivo
ou
Essa
difusão
facilitada. O transporte passivo ocorre,
quando
uma
substância
está
mais
CARREADORES ou POROS), por onde
concentrada de um lado da membrana do
passam as moléculas;
são as elas que
que do outro, e há interesse da célula que
reconhecem as substâncias que devem
esta substância passe pela membrana.
entrar ou sair da célula.
Proteínas
específicas,
CARREADORES,
chamadas
permitem
que
de
essas
19
substâncias atravessem (geralmente através
de
aberturas
ou
canais
nas
próprias
proteínas).
NA INTERNET:
Entenda melhor a membrana celular comparando-
No caso do transporte passivo, não
há gasto de energia, porque é a favor do
a
com
bolhas
de
sabão:
www.sbbq.org.br/revista/artigo.php?artigoid=41
gradiente de concentração ( 2 na Figura 22).
3) Transporte Ativo: Quando é do interesse
da célula transportar substâncias contra um
gradiente de concentração, (ou seja, de onde
tem pouco de uma substância para aonde já
existe bastante dessas mesmas moléculas) a
célula precisa gastar energia para fazer esse
transporte (3 na Figura 22).
Como
podemos
ver,
somente
moléculas não muito grandes podem entrar e
sair da célula pelos carreadores. Moléculas
grandes como as proteínas, ácidos nucléicos
ou polissacarídeos, somente em condições
muito
especiais
podem
passar
BRINCAR COM BOLHAS DE SABÃO PODE
AJUDAR A ENTEDER A
pela
membrana.
Moléculas
grandes
(macromoléculas), assim como estruturas
ainda maiores como vírus ou células não
passam diretamente pela membrana celular,
e
só
entram
na
célula
através
de
mecanismos de TRANSPORTE DE MASSA,
chamado
endocitose
(fagocitose
e
pinocitose). Mas vale ressaltar que através
da fagocitose e pinocitose as substâncias ou
estruturas
entram
“passam
a
na
célula,
membrana”
envolvidas em membrana.
mas
pois
não
entram
MEMBRANA SEGUNDO O MODELO
MOSAICO-FLUIDO
20
MAQUINARIA METABÓLICA
os em energia ou em outras moléculas
estruturais da célula; as proteínas motoras
O que permite que uma lactobactéria (bactéria do iogurte) se desenvolva
que produzem movimento dos componentes
celulares, etc...
No caso específico do exemplo que
tão bem no leite, transformando-o em iogurte
procrie
estamos trabalhando, a aceto-bactéria terá
maravilhosamente no vinho, transformando-o
as proteínas de membrana para retirar do
em vinagre? Se colocarmos a bactéria do
vinho os “nutrientes” apropriados. No interior
vinho no leite, ela não vai se desenvolver, o
da célula, enzimas transformarão estes
mesmo acontecendo com a bactéria do
nutrientes em mais macromoléculas de
iogurte, quando colocada no vinho. Por que
aceto-bactéria. Enfim, possibilitam o “sonho
isto acontece?
primordial” de toda aceto-bactéria: “tornar-se
e
uma
aceto-bactéria
se
Cada célula, mesmo simples como
duas aceto-bactérias...”
uma bactéria, possui enzimas e outras
proteínas que a capacita a desempenhar as
INFORMAÇÃO GENÉTICA
funções para as quais está adaptada. A
lacto-bactéria possui enzimas para quebrar a
Porque uma aceto-bactéria colocada
lactose e as proteínas do leite. Já a aceto-
no leite não produz as enzimas necessárias
bactéria possui enzimas para transformar o
para usar o açúcar e as proteínas do leite
álcool em ácido acético e usar outros
como nutrientes? Ou, colocando a mesma
nutrientes encontrados no vinho. Estas duas
questão em um outro exemplo: sabemos que
bactérias possuem diferentes maquinarias
a celulose é um polissacarídeo formado de
metabólicas que as tornam adaptadas para
moléculas de glicose. No entanto, se por um
explorar recursos diversos.
motivo
As
diferenças
que
ocorrem
no
qualquer
(celulose)
para
só
tivéssemos
comer,
papel
acabaríamos
funcionamento entre células são explicadas
morrendo de inanição por falta de energia,
pela variação nas proteínas existentes nelas.
embora estivéssemos ingerindo um polímero
Chamamos
de
maquinaria
construído com “glicose”. Outros organismos,
e
como cavalos, vacas ou baratas são capazes
proteínas que vão ser responsáveis pelo
de aproveitar a glicose presente na celulose
funcionamento da célula (ou seja, pelo
do papel. Nos dois exemplos, o que falta é a
metabolismo
as
informação genética de como fazer as
captam
enzimas necessárias para aproveitar uma
metabólica
proteínas
o
conjunto
celular).
da
de
Por
membrana
enzimas
exemplo,
que
nutrientes do meio externo e os transportam
determinada
para o interior da célula; as enzimas que vão
nutriente.
transformar estes nutrientes, através de
A
complexas rotas bioquímicas, transformando-
molécula
informação
como
fonte
genética
de
está
armazenada nas células sob forma de ácidos
21
nucléicos.
Para
(procarióticas
todas
ou
macromolécula
as
células
eucarióticas),
informacional
é
o
a
DNA.
seqüência de DNA que é essencial para uma
função específica. Três tipos de genes são
reconhecidos:
Somente alguns vírus apresentam suas
informações armazenadas sob forma de
RNA.
1)
genes
proteínas.
A
informação
genética
total,
carregada por um organismo ou célula, é
São
que
codificam
transcritos
para
para
RNA
mensageiro (mRNA) e subseqüentemente
traduzidos, nos ribossomos, para proteínas.
denominada de GENOMA. Por exemplo, na
nossa espécie, o genoma das células
somáticas é constituído por 46 moléculas de
2) genes que especificam RNAs
DNA. Cada uma dessas moléculas se
funcionais,
organiza sob forma de um cromossomo, ou
(rRNA); RNAs transportadores (tRNA) e
seja, cada cromossomo contém uma única
RNAs
molécula
regulatórias na célula como os snoRNA e
de
começando
DNA
em
cromossomo
e
que
uma
é
contínua,
extremidade
prolongando-se
do
como os RNAs ribossômicos
que
desempenham
funções
miRNA.
sem
interrupção até a outra extremidade. Temos
também uma 47a molécula de DNA que é o
cromossomo mitocondrial.
3) genes não transcritos. São
seqüências de DNA que, embora não sejam
O genoma de células mais simples,
transcritas, desempenham alguma função.
como as bactérias, está organizado em um
Por exemplo, os genes de replicação,
único cromossomo circular. Em torno de
envolvidos na duplicação do DNA; genes de
2000 genes estão presentes no genoma de
recombinação,
uma bactéria, como a Escherichia coli.
envolvidas no processo de crossing-over;
O cromossomo bacteriano como de
E. coli
possui aproximadamente 4,2x 10
6
pares de bases. Ou seja, se contássemos o
número
de
diferentes
que
são
seqüências
teloméricas,
proteção
das
seqüências
envolvidas
extremidades
na
dos
cromossomos...
nucleotídeos
ATCCGGTAACC... em uma das fitas do
DNA,
este
de,
Assim, o genoma contém um grande
aproximadamente, 4.200.000 nucleotídeos. É
número de genes que, quando necessários,
na
são ativados, ou seja, são copiados em RNA
seqüência
de
número
bases
seria
desta
imensa
molécula de DNA que “está escrito” a
informação
genética,
nos
genes
(ver Figura 23).
dessa
bactéria.
Estudos moleculares recentes tem
ampliado o conceito de gene: é uma
22
Figura 23) Exemplo hipotético do
genoma de um procarionte O genoma
contém muitos genes. Alguns são genes
para tRNA, outros para rRNA e outros ainda
codificam para polipeptídios (mRNA).
A transcrição de um gene depende
da região regulatória desse gene. Um dos
principais elementos da região regulatória do
gene é o sítio ou região promotora que
corresponde ao local de entrada da RNA
Figura 24) Processo de transcrição dos genes
ribossômicos (rRNA); dos RNAs transportadores
tRNA e dos RNAs mensageiros mRNAs. È
mostrado também, a união de todos estes
componentes no processo de TRADUÇÃO, que
é a síntese de proteínas.
polimerase. Essa enzima, responsável pela
transcrição de DNA em RNA, reconhece a
região promotora do gene, se associa a esse
conjunto de bases e passa a se deslocar pela
fita molde de DNA, fazendo a ligação entre
os ribonucleotídios complementares à fita de
DNA. No fim do processo de transcrição
temos uma fita de RNA que,após passar por
algumas modificações (processamento do
RNA), torna-se funcional e poderá executar
as diferentes funções necessárias à síntese
de proteínas.
Figura 25 – Fluxo da informação genética
dentro da célula.
O DNA se duplica pelo processo chamado
de transcrição. A informação nele contida
é copia em moléculas de RNA em um
processo chamado de transcrição. Os
RNAs participam do processo de síntese
de proteínas (tradução)
23
MAQUINARIA DA SÍNTESE PROTÉICA
tenha
No citoplasma existem todos os
elementos
necessários
polipeptídios,
que
à
síntese
chamamos
uma
trinca
de
bases
que
seja
complementar as três bases do mRNA que
de
estão naquele momento no sítio A. A região
de
do tRNA que entra em contado com as bases
do
MAQUINARIA DE SÍNTESE PROTÉICA:
mRNA
dentro
do
ribossomo
é
denominada de anticódon. De um modo
simplificado, as moléculas de tRNAs são
> ribossomos
representadas
>RNAs transportadores
como
tendo
em
uma
extremidade a região do códon e na outra a
> RNA mensageiro
região de ligação com o aminoácido. Os
tRNAs que possuem o mesmo anticódon
A seqüência de eventos que resulta
transportam
o
mesmo
aminoácido.
Por
na síntese de uma proteína pode ser
exemplo, se o anticódon for AAA, esse tRNA
resumida da seguinte forma :
estará
c Transcrição do DNA em RNA (nos
1, 2 e 3 na Figura 21).
transportando
para
dentro
do
ribossomo o aminoácido fenilalanina. Alguns
aminoácidos são transportados por mais de
d Processamento do RNA para que
se torne funcional (ocorre em eucariontes).
um tipo de tRNAs. Por exemplo, os tRNAs
que possuem anticódons GCA, GCG, GCU
Montagem do ribossomo - a
ou GCC transportam (ver tabela do código
subunidade menor do ribossomo reconhece
genético) para o ribossomo arginina. Desse
o início da fita de mRNA e se liga ao mRNA .
modo, as três bases do mRNA (códon) que
Essa ligação permite que a subunidade maior
ocupam o sítio A, ao selecionar qual o tRNA
se associe à subunidade menor, formando-se
que permanecerá dentro do ribossomo,
assim um ribossomo capaz de realizar a
determinam qual o aminoácido que será
síntese de proteínas.
adicionado à cadeia polipeptídica. O primeiro
e
f
Primeira ligação Peptídica - o
ribossomo se desloca sobre a fita de mRNA
e quando encontra nessa fita a seqüência de
base AUG, cria no seu interior, dois sítios,
um destinado a receber os tRNAs que trazem
os aminoácidos para serem ligados à cadeia
polipeptídica (sítio A) e outro que será
ocupado pelo transportador que mantém a
cadeia
polipeptídica
nascente
(sítio
P).
tRNA a ocupar o sítio A, deve ter anticódon
complementar à trinca AUG. Esses tRNAs
sempre transportam uma metionina, portanto
esse é o primeiro aminoácido de toda a
síntese de proteínas. A metionina inicial pode
ser removida depois, o que significa que nem
todas as proteínas funcionais terão esse
aminoácido presente no início da cadeia.
g
Crescimento
da
cadeia
Qualquer tRNA pode entrar no ribossomo e
polipeptídica - quando os sítios A e P estão
ocupar o sítio A, porém para que o tRNA
ocupados por tRNAs, que tenham anticodons
permaneça nesse sítio é necessário que ele
complementares ao mRNA, na parte superior
24
da subunidade maior do ribossomo, ocorre a
polipeptídica.
ligação entre os aminoácidos que esses
citoplasma, vários ribossomos realizando
tRNAs transportam. Quando essa ligação
tradução a partir da mesma fita de mRNA.
ocorre, o ribossomo se desloca sobre a fita
Desse modo, a célula pode originar várias
de mRNA e esse deslocamento corresponde
moléculas da mesma proteína com um único
exatamente a três nucleotídios. Assim, a
RNA mensageiro.
É
comum
encontrar,
no
cada ligação entre dois aminoácidos, um
h Final da síntese - os ribossomos
novo códon ocupa o sítio A e determina a
seguem se deslocando na fita de mRNA e
entrada de um novo tRNA que trará o
quando o sítio A é ocupado por uma trinca
próximo aminoácido a ser ligado. Com o
UAA, ou UAG ou UGA o crescimento da
deslocamento do ribossomo, o tRNA que
cadeia polipeptídica é interrompido. Nenhum
trouxe o último aminoácido adicionado passa
tRNA possui anticodons complementares a
a ocupar o sítio P e o tRNA, que antes estava
essas trincas e por isso esses codon são
nesse sítio, é liberado pelo ribossomo,
chamados “sem sentido” e sinalizam o fim da
podendo voltar a participar da síntese de
tradução. Depois que o ribossomo atinge um
proteínas quando estiver de novo ligado a um
desses codon, as subunidades se separam.
aminoácido específico. Por exemplo, na
A
Figura 26, no início da tradução, o sítio P
associar novamente com a parte inicial de
está ocupado pelo códon AUG e pelo tRNA
um
da metionina, e o sítio A está ocupado com o
processo de tradução.
subunidade
mRNA,
menor
iniciando
pode,
então,
se
novamente
um
mecanismos
de
códon UUU e o tRNA da fenilalanina. Após a
ligação entre os dois primeiros aminoácidos
(metionina
e
fenilalanina),
com
o
Através
dos
deslocamento do ribossomo, o tRNA da
transcrição e tradução, a informação genética
metionina perde sua ligação com esse
“se transforma” em maquinaria metabólica.
aminoácido e sai do ribossomo. O tRNA da
Assim, em uma célula simples como uma
fenilalanina passa, então, a ocupar o sítio P
lacto-bactéria,
e se mantém ligado à fenilalanina, que por
genoma é traduzida, isto é, esta informação é
sua vez está ligada à metiona. À medida que
capaz de conduzir a síntese de um bom
o
cadeia
número de proteína que estarão aptas a
polipeptídica vai crescendo, sempre ligada ao
utilizar os “nutrientes” presentes no leite, para
tRNA que acabou de fornecer o último
manter a estrutura celular e ainda criar mais
aminoácido.
macromoléculas e permitir o crescimento
ribossomo
se
desloca,
a
Deve-se ressaltar que, logo após o
a
informação
contida
no
desta bactéria e posterior reprodução.
primeiro deslocamento do ribossomo, o
códon de iniciação AUG fica liberado e outro
ribossomo pode se associar ao mRNA e
iniciar a síntese de uma segunda cadeia
25
Unidade III
DA CÉLULA PROCARIÓTICA PARA
A CÉLULA EUCARIÓTICA.
Podemos dizer que uma bactéria é
um bom exemplo de uma célula “mínima”.
Vimos
anteriormente
membrana,
a
como
maquinaria
atuam
a
metabólica,
a
informação genética e a maquinaria da
síntese protéica, para fazer uma bactéria
funcionar.
Mas se as bactérias são ditas
Figura 26) Processo de tradução de
uma proteína. A) montagem do ribossomo B)
“células mínimas”, é porque existem células
muito mais complexas, as eucarióticas.
O que elas possuem que não está
iniciação do processo de tradução C e D)
elongação da cadeia de aminoácidos. Cada
presente nas células bacterianas?
ªc Um sistema de membranas que
tRNA que se liga ao ribossomo, deixa um
aminoácido.
compartimentaliza as diversas funções da
célula,
A TABELA DO CÓDIGO GENÉTICO
chamado
de
SISTEMA
DE
ENDOMEMBRANAS;
ªd
Uma
rede
de
proteínas
filamentosas que dão forma e mobilidade
para
a
célula,
chamada
de
CITOESQUELETO.
A INFORMAÇÃO GENÉTICA NOS EUCARIONTES
A
eucariontes
informação
genética
apresenta
dos
algumas
peculiaridades. Nas células eucariontes o
DNA
está
sempre
complexado
com
proteínas. As proteínas que se associam ao
DNA são de dois tipos: as histonas ou
Diga que proteína resulta do seguinte mRNA:
UUAUGGUUAGUCGUAGAUAUUGA
proteínas básicas e as proteínas ácidas.
Quando a célula não está em divisão
(durante a interfase),
a molécula de DNA
26
apresenta seu grau mínimo de enrolamento,
constituindo
a
Cromatina.
Em (C) a fibra de nucleossomos se
Conforme
enrola sobre si mesma, originando a fibra em
podemos ver na Figura 27, a cromatina
solenóide, em um formato de “fio de
apresenta vários graus de compactação: em
telefone”; é nesse formato de solenóide que
(A) temos a molécula de DNA com seu
a cromatina se encontra no núcleo na
diâmetro de 2 namômetros (nm = 10
–9
m)
interfase.
não associado a nenhum tipo de proteína. A
Algumas proteínas ácidas unem as
dupla hélice sem proteínas associadas não é
encontrada no núcleo das células, pois em
seu estado funcional o DNA eucariótico
sempre está ligado a proteínas. Em (B) a
molécula de DNA apresenta-se enrolada nas
histonas,
formando
as
fibras
dos
nucleossomos com 11 nm. Quando a célula
inicia o processo de divisão, pode-se notar
uma mudança no aspecto do núcleo. A
medida que a célula avança na fase de
prófase, é possível visualizar, no núcleo, uma
fibras da cromatina formando às alças de
cromatina (letra D na figura). As alças vão
sendo unidas em grupos cada vez mais
condensados, no centro da cromátide. No fim
desse processo, o cromossomo atinge seu
grau
máximo
de
dobramento,
que
corresponde ao cromossomo metafásico, ou
seja, ele é observável na fase de metáfase
da divisão celular. (letras E e F na figura
abaixo).
condensação progressiva da cromatina.
Para dar uma idéia de como é longo
os fios de cromatina, apresentamos, na
Figura 28, a cromátide de um cromossomo
mitótico
que
teve
as
proteínas
ácidas
removidas. Esse tratamento permitiu que as
alças constituídas pela fibra de cromatina se
desprendessem do centro da cromátide.
A informação genética está “escrita”
na
seqüência
de
bases
que
o
DNA
apresenta. O genoma nuclear de uma célula
humana
contém,
aproximadamente,
6.000.000.000 pares de bases, compondo as
46 moléculas de DNA dos cromossomos. O
menor cromossomo humano, o de número
Figura 27- ver texto
21, possui 50.000.000 pares de bases. Você
pode imaginar isso?
27
Ter
genomas
característica
dos
organismos
grandes
é
uma
eucariotes.
apresentam
Esses
grandes
As
principais
vantagens
da
compartimentalização celular são:
 Permitir a separação e a associação dos
quantidades de DNA em suas células, mas
sistemas enzimáticos;
boa parte desse DNA não é considerado
 Aumentar a superfície interna da célula,
gene, pois não é transcrito, e não apresenta
função para a célula.
aumentando o campo de ação enzimática e
facilitando
as
reações
químicas,
principalmente as que ocorrem em cadeia;
 Permitir diferentes valores do pH
intracelular.
Componentes
do
sistema
de
endomembranas
ª Retículo endoplasmático:
O
retículo
endoplasmático
é
constituído por endomembranas que limitam
túbulos
(pequenos
tubos)
e
cisternas
(cavidades em forma de sacos achatados).
O retículo endoplasmático é dividido em:
cReticulo endoplasmático liso-
Figura 28 – visualização de uma cromátide em um
cromossomo
forma
células
todo
eucarióticas
dividido
em
são
estruturas
membranosas. Cada compartimento tem a
sua função específica.
As membranas que delimitam estas
organelas são do tipo mosaico fluído. Assim,
os lipídios destas membranas isolam os
conteúdos destes compartimentos e as
proteínas controlam o que deve entrar ou sair
de
cada
compartimento.
enzimas
especificas
reações
químicas
Além
disso,
proporcionam
características
funcionamento de cada organela.
está
envolvido
em
síntese de lipídios e desintoxicação celular;
compartimentalizadas, isto é, possuem o
citoplasma
túbulos,
transporte e armazenamento de substâncias,
SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS
As
de
tem a
as
do
dRetículo
endoplasmático
rugoso-
possui ribossomos aderidos a sua superfície
citoplasmática; como os ribossomos fazem a
síntese protéica, o retículo endoplasmático
rugoso está envolvido na síntese protéica,
além de transporte e armazenamento de
substâncias (principalmente proteínas).
ª Complexo de Golgi:
É formado por várias vesículas ou cisternas
achatadas em forma de discos. Nestas
vesículas ocorre a maturação (modificações
químicas) de substâncias (principalmente
proteínas
ribossomos
rugoso).
que
do
foram
sintetizadas
retículo
pelos
endoplasmático
Após esta maturação, essas
28
proteínas terão dois destinos: c podem ser
temos as células glandulares. As células do
enviadas para fora da célula (secreção);d
pâncreas produzem insulina, que é uma
podem ser enviadas para outra organela
(lisossomo)
para
participar
da
digestão
proteína importante para todas as células do
organismo. A esta exportação de substância
chamamos SECREÇÃO CELULAR.
intracelular.
A
secreção
celular
tem
várias
FASES. Vamos ver o exemplo da secreção
da insulina para entendermos estas fases. A
insulina é uma proteína, portanto, tem uma
seqüência específica de aminoácidos. Esta
seqüência está codificada no gene da
insulina que está no núcleo da célula. n A
primeira fase da secreção celular ocorre
então, no núcleo da célula, onde o gene é
transcrito em RNA mensageiro (mRNA). o
Este
mRNA é então processado e sai do
núcleo. No citoplasma, ele irá se ligar aos
ribossomos
no
retículo
endoplasmático
rugoso (RER) e, lá, ocorre a síntese da
proteína (insulina) que entra no RER.p A
insulina é transportada do RER até o
Figura 29- -Sistema endomembranas da célula eucariótica
Complexo de Golgi, onde sofrerá algumas
modificações
(amadurecimento)
e
será
A Figura 29 apresenta o esquema de uma
empacotada em vesículas.q As vesículas
célula eucariótica:
produzidas
pelo
mp=memb. plasmática; ri= ribossomos; mi=
chamadas
vesículas
mitocôndrias; REG= retículo endoplasmático
levedas para fora da célula. Neste caso, a
granular (rugoso); REA= ret. end. agranular
insulina cairá na corrente sanguínea e será
(liso); c= centríolo; G= golgi; Li= lisossomos;
levada para todas as células do organismo.
Complexo
de
Golgi,
secretoras,
serão
Pe= peroxissomos; vs= vesícula secretora;
ve=
vesícula
endocítica;
mv=
microvilosidade.
ª Lisossomos:
São vesículas que contém hidrolases
ácidas (enzimas digestivas que atuam em pH
Secreção celular:
ácido) e estão envolvidas no processo de
Muitas células produzem substâncias
digestão intracelular.
de exportação, isto é, são substâncias que
vão atuar fora da célula. Como exemplo,
29
às
Digestão intracelular:
vezes
o
lisossomo
primário
Chamamos de digestão intracelular a quebra
envolve partes da própria célula, que por
de macromoléculas como proteínas, ácidos
algum motivo não estão mais funcionais,
nucléicos
seus
formando o AUTOFAGOSSOMO, que é um
no
lisossomo que digere uma parte da célula
interior da célula. Para fazer estas quebras,
(AUTOFAGIA - auto= por si próprio / fagos=
são necessárias enzimas (PROTEASES,
comer ).
e
respectivos
polissacarídeos
monômeros,
em
ocorrendo
DNAses, etc...). Estas enzimas não podem
ficar soltas no interior da célula, pois
Como podemos notar, tanto na digestão
quebrariam as proteínas, DNA.... da própria
celular como na secreção celular, nenhuma
célula. Por isso elas são isoladas no interior
parte do sistema de endomembranas atua
de um compartimento, os lisossomos aonde
sozinha, ao contrário, são processos em que
ocorre a digestão intracelular.
várias partes do sistema de endomembranas
A
digestão
intracelular
também
atuam em conjunto.
ocorre em FASES: nop as três primeiras
fases da digestão são idênticas a secreção
ª Peroxissomas:
celular, uma vez que para fazer digestão,
Os
precisamos
pequenas
enzimas
que
quebrem
peroxissomas
ou
vesículas
microssomas
de
forma
são
esférica,
macromoléculas, e enzimas são proteínas, e
semelhantes aos lisossomos, porém as
a mensagem de como fazer as proteínas
enzimas que carregam são muito diferentes.
estão nos genes; q na quarta fase, ocorre a
Os
internalização do que vai ser digerido através
(peroxidases,
da
vesícula
fagocitose
ou
internalizar
o
endocítica,
carregam
catalases
e
OXIDASES
superoxido
ou
seja,
por
dismutase) que são enzimas que quebram as
a
célula
vai
formas
dentro
de
pinocitose,
alimento
peroxissomas
ativas
do
oxigênio
(RADICAIS
uma
LIVRES). Como exemplo de radicais livres
vesícula (vesícula endocítica) e r ocorre a
podemos citar a água oxigenada (H2O2). A
união da vesicula endocítica com o lisossoma
água
primário (produzido no complexo de golgi,
peróxido de hidrogênio é uma molécula muito
contendo as enzimas já prontas para atuar
reativa, podendo reagir com as proteínas e
na digestão). Da união da vesícula endocítica
outras macromoléculas quebrando-as. Por
com o lisossomo primário formar-se-á o
isso muitas pessoas usam água oxigenada
lisossoma
a
para “branquear” os cabelos, pois a molécula
digestão. Após a digestão, os monômeros
de H2O2 quebra a melanina que é uma
serão lançados para o hialoplasma (líquido
proteína que dá a cor ao cabelo.
secundário,
onde
ocorrerá
que envolve todos os compartimento do
oxigenada,
No
interior
de
chamada
de
reações
também
nossas
químicas
de
células,
sistema de endomembrana), onde servirão
milhares
estão
para a célula montar novos polímeros.
continuamente sendo realizadas, a estas
30
reações chamamos METABOLISMO. Muitas
reações
metabólicas
produzem,
normalmente, muitas formas reativas de
oxigênio do tipo da água oxigenada, ou
mesmo
alguns
mais
(O2-).
superoxido
reativos,
como
o
Para impedir que estes
radicais livres degradem as nossas própria
proteínas
e
DNAs,
as
nossas
células
produzem algumas enzimas (oxidases) que
degradam
estes
enzimas
radicais
são
livres.
Estas
armazenadas
nos
PEROXISSOMAS.
Crianças
que
nascem
com
um
defeito genético em que estas enzimas não
Figura 30- Esquema trimensional do sistema
de endomembranas. Podemos ver o REG na
forma de cisternas (sacos achatados) e o
REL na forma de túbulos. O golgi também
apresenta a forma de cisternas, porém são
menores e não possui ribossomos aderidos.
são produzidas, morrem nos primeiros dois
anos de vida (Síndrome de Zellsweger).
CITOESQUELETO
ª Mitocôndria:
Um
compartimento
citoplasmático
mitocôndria,
muito
uma
(organela)
importante
vez
que
é
a
este
A habilidade da célula eucariótica em
adotar variedades de formas, assim como
promover
movimentos
coordenados
dos
compartimento está envolvido no processo
componentes de seu interior, depende de
de transdução de energia (transferência de
uma
energia
filamentosas
provinda
dos
alimentos,
principalmente de moléculas de glicídios e
complexa
rede
de
proteínas
chamadas
de
CITOESQUELETO (Figura 31).
lipídios para a molécula de ATP - Adenosina
Tri-Fosfato.
Citoesqueleto:
rede
de
proteínas filamentosas que dão
ª Núcleo:
forma e movimento à célula
Este que é o maior compartimento do
sistema
de
endomembranas
contém
a
informação genética, conforme já descrito
anteriormente.
Diferente de um esqueleto feito de
ossos, a rede de proteínas do citoesqueleto é
muito
dinâmica,
reorganizando-se
continuamente. De fato, o citoesqueleto
poderia
bem
“citomusculatura”,
ser
chamado
de
já que é responsável
pelas mudanças de forma das células, pelos
31
movimentos das células sobre um substrato
(movimento amebóide), atua na contração
muscular, assim
movimentos
como em todos os
intracelulares,
tais
como
transporte de organelas, segregação dos
cromossomos, etc...
Figura 32- Microtúbulos
Os microtúbulos se distribuem pelo interior
da célula, a partir
de uma região central
chamado centro celular, aonde nas células
animais encontra-se o centríolo.
Estes microtúbulos citoplasmáticos
são importantes em estabelecer a forma da
célula, pois, ao se irradiarem a partir do
centro da célula, atuam como se fossem
Figura 31. Célula vista ao microscópio,
evidenciando a rede de proteínas do
citoesqueleto
“estacas ou colunas”.
Os
ªDIVISÕES DO CITOESQUELETO:
microtúbulos
citoplasmáticos
também estão envolvidos em movimento dos
O citoesqueleto pode ser dividido em
componentes internos das células. Existem
classes
os
proteínas enzimáticas, como a dineína e a
os
cinesina que quebram ATP e usam a
classes
energia liberada para promover movimento.
diferem em relação ao tipo de proteína que
Estas proteínas ligam-se às “organelas” que
as compõe, ao padrão de distribuição no
precisam ser transportadas no
interior da célula e quanto às funções
célula, e usam os microtúbulos como se
desempenhadas na célula.
fossem “trilhos”, transportando as organelas
três
microtúbulos,
filamentos
de
os
componentes:
microfilamentos
intermediários.
Essas
e
interior da
até seu destino.
ªMICROTÚBULOS
Além
citoplasmática,
São tubos ocos, de 25 nm, formados
formar
de
os
constituir
uma
microtúbulos
rede
podem
ORGANELAS MICROTUBULARES.
por uma proteína globular, a TUBULINA.
Neste caso, muitos microtúbulos e proteínas
Milhares destas proteínas irão se unir
motoras se unem para formar uma estrutura
(polimerizar) formando os microtúbulos.
com uma finalidade específica. Por exemplo,
32
durante a divisão celular, um feixe de
são
microtúbulos se estende de um pólo da
intracelulares (ex.: ciclose e movimentos
célula
amebóides).
até
o
outro,
estes
microtúbulos
responsáveis
Essa
por
função
movimentos
é
executada
servirão como “trilhos” por onde as proteínas
principalmente por uma proteína motora, a
motoras levarão os cromossomos para os
MIOSINA, que também usa o ATP como
pólos da célula.
fonte de energia e produz movimentos ao se
Cílios e flagelos (ex.: flagelo da
ligar e “puxar” as fibras de actina.
“cauda” do espermatozóide), são formados
por muitos microtúbulos e proteínas motoras.
As proteínas motoras fazem com que os
ªFILAMENTOS INTERMEDIÁRIOS
movimentos
Os filamentos intermediários são
rítmicos, dando capacidade de deslocamento
filamentos com um diâmetro em torno de 10
para a célula. Cílios e flagelos têm uma
nm, formado por vários tipos de proteínas,
organização
sendo
microtúbulos
apresentem
peculiar:
nove
pares
de
microtúbulos formarão um feixe em volta de
um par central.
ªMICROFILAMENTOS
a
mais
importante
delas
a
QUERATINA.
Os
filamentos
filamentos
associam-se
intermediários
a
proteínas
da
Os microfilamentos são formados,
membrana plasmática e formam ligações
principalmente por uma proteína chamada
entre células vizinhas, mantendo-as unidas.
ACTINA. Esta, é uma proteína globular, mas
Nas células epiteliais, por exemplo, os
ao polimerizar-se formará longos filamentos
filamentos
de 5 a 9 nm. Estes filamentos formam uma
abundantes pois a união entre as células
rede logo abaixo da membrana plasmática,
deve ser mais forte.
intermediários
são
mais
servindo de sustentação para essa estrutura
que é muito fina e frágil.
Figura 33 – Microfilamentos
DO UNICELULAR AO PLURICELULAR
Durante o processo evolutivo, alguns
organismos tomaram o caminho de formar
colônias de muitas células. Posteriormente,
cada célula foi se especializando em uma
determinada função. Este caminho levou ao
surgimento de seres pluricelulares.
A
rigor,
pluricelulares
todas
as
contém
células
a
dos
MESMA
INFORMAÇÃO GENÉTICA. Como então a
Além de serem importantes para dar
maquinaria
metabólica
de
uma
célula
forma à célula, os microfilamentos também
33
muscular é tão diferente daquele de um
neurônio?
A
medida
desenvolvimento
pluricelulares,
que
ocorre
dos
organismos
diferentes
genes
o
serão
ativados. ( VER FIGURA 34) As células vão
sofrer
um
diferenciação,
processo
chamado
de
tomando as suas várias
funções. Embora todos os genes estejam
presentes em todas as células, nas células
musculares apenas alguns genes são ativos
(são transcritos) e então só as proteínas
codificadas pelos genes transcritos estão
presente nessas células. Já em uma célula
nervosa, embora possua os mesmos genes
da célula muscular, outros genes estão
ativos, resultando a tradução de outras
proteínas.
FIGURA 34 – Diferenciação celular que
corre no desenvolvimento de organismos
pluricelulares.
34
PRÁTICAS DE BIOLOGIA CELULAR*
Recomendações de ordem geral a serem
observadas
no
uso
do
Laboratório**
1
A manutenção do material colocado
a sua disposição depende de sua boa
vontade e do seu senso de responsabilidade
pessoal. O microscópio que você usa custou
elevado preço, cuida dele como se fosse seu.
Dedique 3 minutos finais de cada aula
para limpar as objetivas com lenço de
papel (se foi usado óleo de imersão),
assim como a sua bancada.
Freqüentemente você deverá fazer
desenhos ilustrativos das preparações
observadas. Para tal, traga folhas de papel
ofício, ou um caderno de desenho. Exatidão
nos detalhes, limpeza e capricho serão
levados em conta mais do que habilidade
para a arte de desenhar. Nunca desenhe
algo incógnito que veja sob o microscópio.
Compare aquilo que é visto sob o
microscópio com ilustrações de livros,
quadros ou outras fontes. Não se limite
apenas a copiar figuras, examine o material
colocado a sua disposição.
Os roteiros de aulas práticas que
estão incluídos neste caderno devem ser
lidos
CUIDADOSAMENTE
antes
que
qualquer trabalho seja iniciado. Discuta suas
dúvidas com o professor. Procure estar
sempre em dia com os trabalhos das aulas
práticas.
PONTOS A SEREM OBSERVADOS AO
DESENHAR:
Porque se exige um bom desenho:
1) para obrigar a observar.
2) para que a observação possa ser corrigida
por outra pessoa.
3) para que fique um registro da observação
efetuada que possa ser consultada
posteriormente.
**Copia parcial da introdução de MANARA,
N.T.F.(mimeografado, sem data).
FORMA CORRETA DE REALIZAR OS
DESENHOS EXIGIDOS
NAS AULAS PRÁTICAS.
1) Todos os desenhos e as anotações
deverão ser feitos com lápis HB, ou similar,
com a ponta fina. Tenha a mão uma borracha
macia.
2) Não esqueça a data e o aumento
usado.
3) Guarde as folhas arquivadas, junto ao
caderno didático.
4) Escreva sempre com letras de
imprensa.
5) Não encha o campo de desenhos. Os
espaços em branco facilitam a compreensão
e posterior estudo do tema.
6) Os desenhos devem ser proporcionais
ao observado. Não faça desenhos muito
pequenos.
7) As setas indicadoras dos elementos
desenhados deverão ser linhas suaves, feitas
com régua e paralelas ao borde inferior da
folha.
8) A utilização de formas geométricas
(Figura 2.1) é artifício para facilitar a
representação do objeto. Sobre esta base se
1
Mais detalhes de algumas das práticas aqui
descritas podem ser encontradas no livro:
LORETO, E.L.S. & SEPEL, L. M.N. Atividades
experimentais e didáticas de Biologia Molecular
e Celular. Ribeirão Preto, SBG. 2003. 2a ed.
www.sbg.org.br
35
trabalhará, até obter a maior semelhança
possível com o observado.
9) Na Figura 2.2, encontrará um exemplo
de proporção, formas, espaços, distâncias e
grossuras dos traços.
10) Antes de começar a desenhar o
contorno dos objetos:
a) observe bem o preparado. Estude-o
e interprete-o;
b) determine exatamente o espaço que
vai ocupar o desenho, marcando com linha
suave;
c) observe a relação que guardam
entre si os elemento a desenhar, isto é, sua
proporção, tamanho e forma, fixe-os com
linhas auxiliares dentro do contorno geral
(Figura 2.2).
Figura 2.1 – Observação da linha e forma na hora de desenhar
Figura 2.2 – Cuidados no fazer o desenho quanto à proporção, forma, e espaço.
36
1a Aula
O USO DO MICROSCÓPIO ÓPTICO (MO)
O mundo microscópico é fascinante. O microscópio foi um aparelho que muito contribuiu
para o desenvolvimento da Biologia Celular. Por esse motivo iniciamos as atividades práticas
dessa disciplina descrevendo um microscópio óptico e dando algumas dicas para o seu uso
adequado.
Uma célula animal típica tem 10 a 20 µm de diâmetro, ou ao redor de 5 vezes menos do
que a menor partícula visível ao olho nu. Portanto, a descoberta de que os animais e vegetais
eram compostos por agregados de células individuais, ou a existência de pequenos seres
unicelulares, não foi possível até que bons microscópios fossem fabricados, no início do século
XIX.
As células animais não são apenas pequenas, mas são descoloridas e translúcidas;
conseqüentemente, a descoberta de sua organização interna dependeu, também, do
desenvolvimento, na última metade do século XIX, de uma variedade de corantes que tornaram
várias partes da célula visíveis.
O microscópio tem por objetivo produzir imagens aumentadas de objetos tão pequenos
que, ao exame da vista desarmada, não poderiam ser vistos. Tem ainda como escopo, revelar
detalhes texturais imperceptíveis a olho nu.
Devemos lembrar que os objetos são vistos por duas razões fundamentais: 1) porque
absorvem a luz; 2) por causa da diferença entre o seu índice de refração e o do meio que os
envolve. Quanto maior a diferença, mais facilmente o objeto será visto. Assim, as células e seus
componentes, para serem observados ao microscópio devem ser tratados por reagentes especiais,
do que resulta sua coloração, isto é, os componentes celulares passam a absorver luz
diferentemente, tornando-se bem visíveis.
Chamamos de limite de resolução (LR) a capacidade máxima de ver dois objetos como
distintos. O LR depende do comprimento de luz usado e da abertura numérica do sistema de
lentes. Dentro da faixa de luz visível o LR é de 0,4 µm para o violeta e 0,7 µm para o vermelho. Em
termos práticos, bactérias e mitocôndrias (+/- 0,5 µm) são geralmente os menores objetos vistos ao
M.O.
Na Figura 2.3 temos um microscópio, em que são indicadas as suas principais partes. Um
microscópio compõe-se de um sistema óptico (condensador, objetivas e oculares), corpo do
microscópio (mesa, tubo, platina...) e fonte de iluminação (que nos microscópios mais antigos não
fazem parte do microscópio).
O condensador tem por objetivo prover uma iluminação uniforme. Geralmente é dotado de
um diafragma que permite controlar a quantidade de luz que incidirá sobre a preparação a ser
37
observada. Em muitos aparelhos, a intensidade e “qualidade” da luz também pode ser controlada
através de um parafuso que permite subir ou baixar o condensador.
Duas lentes ou conjuntos de lentes permitem o aumento da imagem da preparação, são as
lentes oculares e as objetivas. As oculares, como o próprio nome diz, ficam próximas ao olho do
observador. Já as objetivas ficam próximas ao objeto a ser observado. As objetivas são afixadas
em um sistema rotativo, o revólver, que permite que sejam trocadas com facilidade. Quanto maior
o tamanho da objetiva, maior o aumento que ele proporciona. As objetivas e oculares, trazem
escrito no seu corpo, várias informações e entre elas o seu valor de aumento. O aumento final
dado por um conjunto de lentes é obtido multiplicando o aumento da objetiva pelo aumento da
ocular. Assim, se o aumento da objetiva é de 10X e a ocular também é de 10X o aumento final é
de 100 vezes.
Como proceder para focalizar no microscópio:
1) Mova o revolver de modo a deixar a objetiva panorâmica (menor aumento) na posição
de observação, e abaixe totalmente a mesa.
2) Coloque a lâmina na mesa (platina), fixando-as com as garras do charriot (obs: a
lamínula deve estar voltada para cima).
3) Ligue o sistema de iluminação e ajuste o charriot de modo a centrar o material a ser
observado na região iluminada do orifício da platina.
4) Olhe pela ocular ao mesmo tempo em que a mesa é lentamente elevada, girando o
parafuso macrométrico, até que a preparação esteja focalizada. Use o micrométrico para fazer o
ajuste fino do foco.
5) Mova a lâmina usando o charriot de forma a encontrar campos interessantes a serem
observados. Interprete o que estas vendo, registre e se necessário desenhe.
6) Quando mais detalhes de uma região da lâmina são necessários, utilize as objetivas de
maior aumento (10X; 40X). Para tal, basta girar o revólver e fazer um ajuste fino do foco com o
micrométrico.
PARA USAR A OBJETIVA DE 100X, se faz necessário colocar uma gota de óleo de
imersão entre a lamínula e a lente. Focalize mexendo somente o micrométrico.
Após o uso da lente de imersão não esqueça de retirar o óleo da objetiva e também da
preparação.
Outros lembretes importantes:
Cada pessoa tem uma distância entre os seus olhos. Para que possamos olhar em
microscópios binoculares (com duas oculares), estes possuem um sistema de regulagem da
distância interorbital, ou seja, um mecanismo que permite movimentar os dois canhões para a
medida exata da distância entre os olhos de cada usuário. Além disso, ao menos uma das
oculares tem uma regulagem de foco independente. Assim, ao começar a observação em um
microscópio binocular, primeiro focalize olhando somente a ocular que não tem regulagem,
posteriormente, focalize com a outra ocular, girando o controle de foco da ocular.
A iluminação, é de fundamental importância na visualização ao microscópio óptico. Após a
focalização, movimente o condensador e o diafragma deste, até encontrar a iluminação ideal.
38
Ao encerrar as observações ao microscópio não esqueça de deixa-lo com a platina
abaixada, com a objetiva panorâmica, e desligado.
Procedimento:
1) Corte um pedaço de jornal que contenha algumas letras, coloque sobre uma lâmina e
leve ao microscópio.
2) Focalize algumas letras. O que acontece? Desenhe.
3) Mude as objetivas. O que acontece? Desenhe.
4) Pegue um fio de cabelo, coloque entre lâmina e lamínula. Leve ao microscópio, observe
e desenhe.
Questões a serem respondidas:
1) Como se calcula a aumento final que estamos vendo em um microscópio?
2) Porque a imagem vista em um microscópio é invertida?
3) O que é microscopia de fluorescência? Para que serve?
4) O que é microscopia de contraste-de-fase? Para que serve?
5) Descreva o processo de focalização de Köhler
6) O que é um estereomicroscópio?
7) O que é microscopia eletrônica? Descreva o funcionamento de um microscópio eletrônico e
compare o seu funcionamento com o do microscópio óptico.
Figura 2.3 – Partes do microscópio
39
2a aula
observando células de epitélio
de escamas de cebola
Um dos materiais mais apropriados para um primeiro contato com as células é uma
preparação “a fresco” de epitélio de escamas de cebola. É uma prática extremamente simples e as
células desse material são grandes de tal forma que com qualquer microscópio mesmo rudimentar
permite a visualização dessas células. Com um microscópio de uma boa óptica é possível observar
o núcleo, nucléolo, plasmólise, parede celular, e plasmodesmos.
OBSERVANDO OSMOSE EM CÉLULAS VEGETAIS
1) Retire a epiderme de uma escama de cebola e coloque sobre uma lâmina com uma gota
de azul de metileno (0,3%). Preste atenção para retirar o epitélio exterior da escama, pois este tem
uma única camada de células enquanto o da camada inferior tem várias camadas o que dificultará
a observação. Espere 1 minuto para corar e depois retire o excesso de corante com uma gota de
água.
2) Cubra com uma lamínula. Cuide para não ficar bolhas de ar e que fique líquido entre a
lâmina e a lamínula. Seque a lâmina principalmente a face de baixo (sem a lamínula) pois se esta
ficar úmida, vai grudar na mesa do microscópio dificultando o movimento do “charriot”.
2) Observe e desenhe as células de epiderme de cebola, indicando a parede celular, o
núcleo e o nucléolo.
3) Coloque em um dos lados da lamínula uma gota de uma solução saturada de NaCl ou
sacarose (ou glicerina). Observe, descreva e desenhe o que aconteceu.
4) Identifique os plasmodesmos, e a parede celular.
Responda as seguintes questões:
1) Faça um desenho com todas as partes observadas.Não esqueça as legendas,
aumentos e a data.
2) Qual o formato das células observadas?
3) Para que serve o azul de metileno?
4) O que aconteceu quando colocamos as células em uma solução hipertônica? Por que?
5) O que é plasmólise?
6) O que são plasmodesmos?
7) O que é a parede celular? No que ela difere da membrana plasmática?
40
PARA FAZER EM CASA (As questões e desenhos dessa atividade deve ser entregue junto com as
questões e desenhos da segunda aula)
PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DOS COMPONENTES DA
MEMBRANA PLASMÁTICA.
Material necessário: 3 recipientes (copo, vidro de remédio...); 1 colher; azeite; água;
detergente colorido (azul, verde ou vermelho); solvente orgânico (acetona, gasolina, éter ou águaraz); açúcar e sal.
As macromoléculas que compõe os seres vivos podem ser classificadas em 2 tipos:
polares, sendo solúveis em água (hidrossolúveis) e as apolares que são insolúveis em água, mas
solúveis em solventes orgânicos como éter, clorofórmio, cetonas... (lipossolúveis).
Procedimento:
1) Em um recipiente com um pouco de azeite de cozinha (que é um lipídio- portanto
apolar), coloque uma pitada de açúcar (que é um glicídio). Mexa bem. O que aconteceu? Por que?
- Repita com sal de cozinha, o que aconteceu? Por que?
2) Em um recipiente, coloque um pouco de acetona ou éter ou água-raz ou gasolina (todos
estes são solventes apolares). Coloque uma colher de açúcar. Agite. O que aconteceu? Por que?
- Repita com uma gota de azeite. O que aconteceu? Por que?
3) Em 3 recipientes, coloque:
no 1o: 1/2 de água, 1/2 de azeite
no 2o: 1/2 de azeite, metade de detergente colorido (azul ou vermelho)
no 3o: 1/3 de água, 1/3 de azeite e 1/3 de detergente colorido.
Agite os líquidos com uma colher e observe por 5 minutos ou mais. Descreva o
que aconteceu?
As membranas biológicas são formadas, principalmente, por lipídios e proteínas
anfipáticas, ou seja, moléculas com uma parte apolar (lipossolúveis) e uma parte polar
(hidrossolúvel) como os detergentes. Portanto são, hidrossolúveis e lipossolúveis ao mesmo
tempo.
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Responda:
a) Faça um desenho de como são organizadas as moléculas anfipáticas de detergentes
em uma bolha de sabão.
b) Faça um desenho de como são organizadas as moléculas de lipídios e proteínas nas
membranas plasmáticas (Consulte os modelos nos livros de Biologia Celular).
c) Que propriedades podemos esperar da Membrana Biológica segundo o modelo do
Mosaico Fluído ?
d) Qual a função dos lipídios (fosfolipídios) nas membranas biológicas segundo o modelo
do M-F ?
e) Qual a função das proteínas nas membranas biológicas segundo o modelo M-F?
3a Aula:
COMPARANDO CÉLULAS PROCARIOTAS E EUCARIOTAS.
Os seres vivos podem ser classificados em dois grandes grupos: os procariontes e os
eucariontes, conforme a organização da célula que os compõe. O objetivo desta prática é de
comparar células procariotas e eucariotas, suas semelhanças e diferenças. Ao microscópio óptico,
o que mais chama a atenção, é a grande diferença de tamanho que existe entre as células
procariontes e eucariotes típicas. É claro que podemos encontrar células procariontes, como
algumas algas cianofícias, que possuem tamanho próximo ou mesmo maior que algumas células
eucariontes. Entretanto, a regra é que os procariontes geralmente têm células bem menores que
os eucariontes.
Outra diferença bem marcante é a presença do núcleo nos eucariontes e a sua ausência
nos procariontes. Internamente, não só a presença do núcleo difere os procariontes dos
eucariontes, mas sim uma intensa compartimentalização das diversas funções celulares em
organelas envoltas por membranas, o sistema de endomembranas que caracteriza as células
eucariontes. Porém, via de regra, o sistema de endomembranas é de difícil visualização ao
microscópio óptico, sendo mais bem observado ao microscópio eletrônico.
Nesta atividade, vamos colocar lado-a-lado células bacterianas (uma típica célula
procarionte) e células da mucosa da bochecha (representando uma típica célula eucarionte).
42
Material necessário:
Lâmina, lamínula, palito de fósforo, placa com bactérias, alça de platina, lamparina, álcool
70%, corante azul de metileno 0,05%, papel filtro, copo Becker 250 ml (ou vidro de Nescafé),
microscópio.
Procedimento:
1) Com uma alça de platina, encoste levemente em uma colônia de bactérias na placa de
Petri.
2) Esfregue a alça na lâmina até espalhar bem as bactérias.
3) Fixe as bactérias pelo calor, passando a lâmina na chama de uma lamparina, com as
bactérias voltadas para cima, tomando o cuidado para a lâmina não aquecer demais (controle nas
costas da mão).
4) Com um palito de fósforo, raspe a bochecha, posteriormente,esfregue o palito em cima
da região da lâmina em que previamente foram colocadas as bactérias.
5) Fixe as células em álcool 70% por 1 minuto.
6) Coloque uma gota de corante (azul de metileno 0,3%) e espere 1 minutos.
7) Tire o corante, deixando passar um pequeno fluxo de água, sob a torneira.
9) Cubra com lamínula, seque os lados da lâmina e observe ao microscópio.
Questões a serem respondidas:
1) Compare as células procariotas e eucariotas (observe e desenhe):
a) Quanto ao tamanho - Faça um desenho com as relações de tamanho, não esquecendo
de anotar o aumento usado.
b) Quanto à forma.
c) Quanto à presença de núcleo.
d) Porque fixamos as bactérias na chama ?
e) Qual a função da fixação em álcool ?
f) Qual a função de cada um dos componentes do corante?
2) Quais seres vivos chamamos de procariontes? Quais os que representam os
eucariontes?
3) Que outras diferenças existem entre as células procariotas e as eucariotas, mas que não
puderam ser vistas ao microscópio óptico? O que precisamos fazer para poder detectar estas
diferenças?
43
Para fazer na cozinha (2)
UM POUCO DE FÍSICO-QUÍMICA:
(as questões dessa atividade devem ser respondidas e entregues junto com as da 3a aula)
O que é pH ?
INFORMAÇÕES TEÓRICAS:
Muitas moléculas estão continuamente formando íons. A água, por exemplo, forma os íons
H+ e OH-, que permanecem por algum tempo nesta forma iônica e voltam a se associar para
formar nova molécula de água. A molécula de água ao se dissociar, forma quantidades iguais de
íons H+ e OH- .
Algumas moléculas formam quantidades desiguais de íons H+ ou OH-. Por exemplo:
a) HCl (ácido clorídrico) forma os íons H+ e Cl - . Sempre que a dissociação de uma molécula em
seus íons forma prótons H+, ela é um ÁCIDO.
b) NaOH (hidróxido de sódio) forma os íons Na+ e OH-. Sempre que a dissociação de uma
molécula em seus íons forma hidroxilas OH-, ela é uma BASE.
O pH (potencial de Hidrogênio) é uma medida da quantidade de prótons H+ presentes em
uma solução. Quanto mais prótons H+, mais ácida é a solução. Quanto mais hidroxilas (OH-)
mais básica, ou alcalina é a solução. A água, como tem igual quantidade de H+ e OH- é dita
NEUTRA.
Chamamos de ESCALA DE pH as variações na quantidades de prótons H+, que varia de 1
a 14. As soluções com pH abaixo de 7 são ditas ácidas e as acima de 7 são as básicas (alcalinas).
A água tem pH 7,0.
Ácido
pH
1
2
3
4
5
6
Neutro
Base
7
8 9 10 11 12 13 14
Quando, em uma solução ácida, vamos gradativamente acrescentando uma base,
forma-se Sal e Água e o pH da solução vai subindo até ficar neutro e posteriormente continua
subindo tornando-se básica.
44
Agora, se começarmos a adicionar um ácido em uma solução básica, o pH vai diminuindo,
torna-se neutro e passa a ácido.
EXPERIMENTOS PARA DEMONSTRAR ALTERAÇÃO DE pH
Algumas substâncias podem mudar de coloração dependendo do
pH da solução.
Podemos usar esta propriedade para demonstrar alterações de pH.
45
I . Preparando a atividade:
Material Necessário para Execução do Experimento:
- Folhas de Repolho Roxo,
- Ácido acético (3%) ou vinagre
- Hidróxido de sódio (0,1 M), ou uma solução feita com umas escamas de soda cáustica (2 ou 3)
em 10 ml de água (+/- 3 colheres); em último caso pode se usar leite de magnésia.
- Frascos incolores / transparentes para a visualizar as alterações de coloração
- Conta-gotas ou pipetas (no mínimo um para cada solução)
Preparo das SoluçõesA) Infusão de repolho roxo:
Picar bem 2 a 3 folhas de repolho roxo (correspondente a uma xícara), colocar em água
fervente e esperar alguns minutos, para que a água torne-se colorida.
PROCEDIMENTO:
1. Colocar, em quatro frascos transparentes um pouco da solução de repolho roxo
2. Acrescentar algumas gotas de vinagre. Observe o que acontece.
3.
Acrescente agora algumas gotas de solução de NaOH (ou solução de soda cáustica).
Acrescente tanta gotas até que não mude mais de cor.
4. Volte a adicionar gotas de vinagre.
5. Volte a adicionar NaOH.
6. Comparar e registrar as colorações obtidas.
OBS.: O fenômeno de alteração de cores é reversível portanto, ocorrendo toda vez que o pH
ultrapassa o ponto de viragem do indicador.
Responda as questões:
1) Quais são os pHs que encontramos no sangue, na urina e no estomago humano?
2) O pH do sangue sofre variações? Existe algum mecanismo de controle do pH no sangue?
3) E dentro da célula, as diferentes organelas têm o mesmo pH? Dê exemplos.
4) O que acontece com as proteínas quando temos pequenas alterações de pH ? E quanto as
proteínas são submetidas a grandes alterações de pHs, como quando colocadas em um meio com
pH muito ácido ou muito alcalino?
5) Localize 5 propriedades biológicas associadas com pH?
46
4 a Aula
ESTUDANDO A PASSAGEM DE SOLUTOS E SOLVENTES
PELA MEMBRANA PLASMÁTICA.
As células de qualquer organismo estão cobertas pela membrana celular. A constituição
dessa membrana promove a passagem controlada de substâncias e o conseqüente equilíbrio
dinâmico dentro do organismo.
A água e outros íons pequenos podem passar sem gasto de energia (transporte passivo)
pelas membranas biológicas (M.B).
Uma das formas de transporte passivo é a osmose, que vem a ser a passagem do solvente
de uma solução menos concentrada para a solução mais concentrada, através de uma membrana
semi-permeável.
Observação importante:
O uso de sangue em aulas práticas, deve ser feito com muita cautela, principalmente
depois do aparecimento da AIDS. Mas pensamos que isto, ao invés de ser um obstáculo, deve ser
um componente a mais para a formação dos alunos. Devemos fazer uso de agulhas estéreis, o
chamar a atenção para que todos evitem, de toda maneira, usar a lâmina dos colegas, ficando
restrito a manipulação do seu próprio sangue. O professor, e todos os que vão manipular sangue,
devem, sem exceção, usar luvas descartáveis. Após a atividade, todo o material deve ser
desinfectado com álcool.
Material necessário:
Lâmina, lamínula, agulha hipodérmica descartável, lâmina de barbear, conta gotas, água
destilada, soro fisiológico (NaCl 0,9%), solução hipertônica (solução saturada de NaCl e/ou
açúcar); papel filtro, MO, luvas descartáveis, água sanitária, algodão, glicerina.
Procedimento:
1) Coloque uma gota de soro fisiológico em duas lâminas limpas (o uso de soro fisiológico
e opcional, se a gota de sangue for de um volume razoável -uma gota grande- não se faz
necessário o uso de soro fisiológico).
2) Fazer um pequeno furo na ponta de um dedo, com uma agulha descartável estéril e
colocar uma gota de sangue sobre cada lâmina (todas as agulhas devem ser dispensadas em um
frasco com uma solução 20% de água sanitária).
3) Cubra com lamínula e observe ao MO. Descreva e desenhe as hemácias.
47
4) Em uma das lâminas, com um conta-gotas coloque uma gota de uma solução
hipertônica em um dos lados da lamínula e encoste um papel filtro do outro lado para substituir o
soro da lâmina. Dessa forma, o papel filtro puxará um pouco do sangue da lâmina e no outro lado,
um pouco da solução hipertônica entrará em contato com as células sanguíneas.
5) Observe ao MO, principalmente na região da lâmina onde as hemácias mais entraram
em contato com a solução hipertônica que as hemácias “murcharam”, ficando crenadas.
6) Na outra lâmina, repita o mesmo procedimento anterior, só que em vez de solução
saturada, use água destilada. Observe na região da lâmina onde as hemácias mais entraram em
contato com a solução hipotônica que as células estão túrgidas, quase estourando (e as vezes
realmente “estouram”).
Terminada esta parte da prática, as lâminas devem ser mergulhadas em uma solução de
água sanitária 20% (ou álcool 96 GL) por no mínimo 1/2 hora, para depois ser limpo e
reaproveitadas.
Cada aluno deve passar um algodão com álcool, na mesa e demais partes
manuseadas do microscópio.
1) O que é osmose? quando ocorre?
2) Porque ocorre hemólise (as hemácias estouram) quando as colocamos em água destilada?
3) Porque as hemácias ficam crenadas na presença de uma solução hipertônica?
48
5a aula
FRACIONAMENTO CELULAR
O emprego do microscópio, seja o microscópio óptico ou eletrônico, geralmente fica restrito
à descrição das estruturas celulares. Para o estudo da composição química dos componentes
celulares e interpretação das interações entre estes componentes para explicar o funcionamento
celular, se faz necessário o emprego de outras metodologias que não o uso do microscópio. O
estudo bioquímico dos componentes celulares requer a separação e o isolamento cuidadoso das
várias organelas e macromoléculas celulares. As 3 principais técnicas usadas para isto são a
centrifugação, cromatografia e eletroforese.
1) ORGANELAS E MACROMOLECULAS PODEM SEM SEPARADAS POR
CENTRIFUGAÇÃO.
As células podem ser rompidas de várias maneiras, como por choque osmótico, vibrações
ultrasônicas, forçadas a passar por um pequeno orifício ou homogeneizadas por força mecânica.
Quando cuidadosamente aplicadas, estes procedimentos deixam as organelas como núcleo,
mitocôndrias, complexo de Golgi, peroxissomos... intactos. Assim como muitas vesículas derivadas
do retículo endoplasmático, chamadas microssomos, mantém muito de suas propriedades
bioquímicas originais.
Como todos estes componentes tem grandes diferenças de tamanho, eles podem ser
separadas por centrifugação.
Postos em um tubo a girar em altas rotações, os vários componentes vão sofrer a ação da
força centrífuga. Os componentes maiores como células intactas e núcleos vão sedimentar
primeiro no fundo do tubo (p/ ex: 1000 rpm por 5'); rotações medianas em maior tempo farão
sedimentar componentes um pouco menores como mitocôndrias, lisossomas e peroxissomas
(20.000 rpm por 10'). Altas rotações em tempos ainda maiores (80.000 rpm por 3 horas)
sedimentam ribossomos e grandes macromoléculas.
Ver esquema de fracionamento por centrifugação em Junqueira e Carneiro (2000).
Material Necessário:
Folhas de Tradescantia; gral e pistilo; tubos de centrífuga; pipetas Pasteur; centrífuga;
soro fisiológico; SDS 10% (sódio-duodecil-sulfato) ou detergente, água destilada. lâmina, lamínula
e microscópio.
49
Procedimento:
Primeira parte: Observação de um corte transversal de folha de Tradescantia
1) com uma gilete afiada, corte transversalmente uma folha de Tradescantia, o mais fino
possível.
2) Coloque o corte em uma lâmina com uma gota de água, cubra com lamínula e leve ao
microscópio.
3) Observe: a) que células tem pigmento roxo. Desenhe
b) Que células tem cloroplastos. Identifique os cloroplastos e desenhe.
Segunda Parte: Fracionamento por centrifugação.
1) Coloque 3 ml de soro fisiológico em um gral;
2) Esmague nesta solução 3 a 4 folhas de Tradescantia com um pistilo;
3) Coloque o líquido em um tubo de centrífuga e centrifugue rapidamente (15 seg) para retirar
fibras de celulose e restos de tecidos;
4) Transfira o sobrenadante para um novo tubo, e centrifugue por 5 minutos a 7.000 rpm.
6) Desenhe e descreva o que encontramos no tubo após a centrifugação.
7) Passe o sobrenadante para um novo tubo.
8) Ressuspenda o precipitado com dois ml de soro fisiológico.
9) Faça uma lâmina com o sobrenadante e com o precipitado, observe ao microscópio e
desenhe.
10) Acrescente uma gota de SDS 1% ou detergente no tubo com líquido verde, agite por um
minuto.
11) Centrifigue os tubos, sobrenadante e o precipitado (agora ressuspenso) por 5 mim a 7.000.
12) Observe e desenhe o que encontramos nos tubos
13) Faça uma lâmina com o precipitado do tubo verde.
Responda as questões:
1) Que método usamos para romper as células, nesta prática?
2) Porque usamos soro fisiológico e não água?
3) O que encontramos no sobrenadante após a primeira centrifugação? E no precipitado?
4) Por que usamos o SDS?
5) Por que o sobrenadante agora é verde e o precipitado incolor?
6) o que é uma ultracentrífuga?
7) Faça um esquema de fracionamento celular, que você poderia fazer se tivesse uma
ultracentrífuga, e desejasse fracionar hepatócitos nos seus vários componentes.
6a aula
50
FRACIONAMENTO MOLECULAR POR CROMATOGRAFIA
Como podemos isolar uma proteína ou uma outra molécula da célula?
Para o desenvolvimento da Biologia Celular, foi crucial obter as moléculas que compõe a
célula, como as proteínas, em seu estado puro, isto é, isolado das outras moléculas da célula. Mas
mesmo uma bactéria bem simples possui mais de 2000 tipos de proteínas, como podemos isolar
só uma enzima que nos interesse?
Um dos métodos mais utilizados para este fim é a cromatografia de coluna, na qual uma
mistura de moléculas em solução é aplicada na parte superior de uma coluna, que contém uma
matriz sólida, porosa. Posteriormente, um grande volume do solvente passa pela coluna e é
coletado em tubos separados, à medida que emerge na parte inferior da coluna. As diferentes
moléculas são retardadas diferencialmente, pela sua interação com a matriz, moléculas diversas
atravessam a coluna com velocidades diferentes e são então fracionados em uma série de tubos.
Depois de passar em algumas dessas colunas, a enzima de nosso interesse estará
isolada de todas as outras moléculas, em um dos diferentes tubos que foram coletados.
Atividade experimental:
1- Coloque um pequeno pedaço de esponja na ponta de uma pipeta Pasteur.
51
2- Faça uma solução de Sílica gel em um copo volumétrico ou becker, usando água de torneira
levemente acidulada com 1 gota de vinagre para cada 10 ml. Com um conta-gotas, coloque a
resina (sílica gel) na coluna. A este procedimento chamamos empacotamento da coluna.
3- Em um gral, coloque uma folha de manto-de-viuva (Tradescantia), com umas gotas de águaacidulada e esmague com o pistilo.
4- Colocar aproximadamente um ml desse líquido na coluna
5- Com uma pipeta de Pasteur coloque água na ponta superior da coluna e observe que um líquido
roxo começa a descer, enquanto uma camada verde se deposita na ponta superior da coluna.
Após algum tempo começa a pingar uma solução roxa (antocianina). Colete amostra desta fase.
6- Substitua o líquido que passa pela coluna, coloque etanol na parte superior da coluna e observe
que o pigmento verde começa a descer
7- Quando começar a pingar o pigmento verde, colete uma amostra deste.
Responda:
1) Faça um desenho esquemático representando o experimento e explique-o.
2) Porque o pigmento roxo é diluído primeiro na coluna?
3) Por que o pigmento verde fica retido não coluna enquanto estava passando água pela coluna?
4) Por que ele desceu na presença de álcool?
5) Qual a localização intracelular das antocianinas?
6) Qual a localização intracelular das clorofilas?
7) Qual a solubilidade desses pigmentos?
ISOLAMENTO DE DNA NA COZINHA
Em um laboratório de Biologia Molecular, o primeiro passo para se estudar um gene é o
isolamento do DNA. Você também pode fazer isto na sala de aula ou em sua cozinha.
Procedimento:
1) Pique uma cebola grande (250g) em pequenos pedaços (ou rale com um ralador). Faça uma
solução misturando 10 ml de detergente de louça, 1/2 colher de sopa de sal e complete com água
até 100 ml. Aqueça a solução até +/- 60oC e adicione esta mistura ao picadinho de cebola,
deixando 10 minutos em banho-maria a 60oC.
52
2) Resfrie rapidamente a mistura colocando o recipiente em uma bacia contendo água e gelo. Coe
a mistura em um filtro de papel para café, aparando o filtrado em um vidro.
3) Adicione delicadamente álcool (gelado) no filtrado de cebola, deixando o etanol escorrer pela
parede do vidro. Observe a formação de fios esbranquiçados que sobem para onde está o álcool.
Estes fios correspondem aos ácidos nucléicos - DNA e RNA.
4) Você pode retirar o DNA da solução enrolando em um bastão.
5) Deixe o bastão secar ao ar e coloque o bastão em um tubo com água para re-dissolver o DNA.
Aplique este DNA no processo de eletroforese explicado a seguir.
Atividades Propostas e Perguntas
1) Faça um desenho esquemático com todas as fases do experimento. - Em detalhe, mostre o que
vai acontecendo com as células e com as macromoléculas.
2) Porque usamos detergente?
3) Qual a função do sal e da água quente?
4) Por que baixamos a temperatura, aplicando gelo?
5) Por que coamos em um filtro de café?
6) Qual a finalidade de acrescentarmos o álcool?
7a aula
ELETROFORESE
Moléculas que possuem carga elétrica, como as proteínas e os ácidos nucléicos, podem
ser separadas por eletroforese. Eletroforese é o movimento de moléculas eletricamente carregadas
em um campo elétrico.
Geralmente, em um processo eletroforético, as proteínas ou ácidos nucléicos são
colocadas a migrar sob um campo elétrico, no interior de um suporte gelatinoso (um gel) de
poliacrilamida, agarose ou amido.
A seguir será apresentado o processo de eletroforese vertical para separação de proteínas. O que você
virá em aula será eletroforese horizontal de ácidos nucléicos, preste atenção na aula e faça as devidas
observações das diferenças entre a técnica descrita para proteínas e a feita em aula para DNA.
53
As amostras contendo uma mistura de proteínas são aplicadas em um gel. Posteriormente uma
corrente elétrica é aplicada neste gel por algumas horas, as proteínas mais negativas e menores
migrarão mais rapidamente que as positivas e maiores.
Posterior a migração, o gel é colocado em uma solução contendo corantes específicos
para proteínas (A). Após a coloração, podemos visualizar diferentes bandas que correspondem a
proteínas que possuem cargas ou tamanhos diferentes (B).
Alguns processos de eletroforese podem revelar mais de 1000 diferentes proteínas em um
único gel. Esta grande sensibilidade torna esta técnica muito útil para identificar quais as proteínas
são responsáveis por diferenças genéticas ou fisiológicas em qualquer organismo.
Atividade experimental:
1) Montar um gel de agarose 0,8% da seguinte forma:
Ferver em microondas 0,8 gramas de agarose, em 100 ml de uma solução tampão (TAE) e
após fundir a agarose, acrescentar 25 microlitros de Brometo de etídio. (usar luvas sempre que
usar esta droga, pois ela é cancerígena).
Colocar a agarose ainda quente em uma placa com um pente
54
Esperar esfriar e colocar o gel na cuba eletroforética de gel horizontal
2) Misturar 5µl de uma solução de DNA com 5µl de uma solução de tampão de amostra
(Glicerina e azul de bromofenol) . Aplicar com uma micropipeta em um dos pocinhos do gel.
3) Ligar a fonte de eletroforese a 100 volts e deixar o azul de bromofenol migrar
aproximadamente 3 cm
4) Observar o gel no transluminador ultravioleta (UV).
RESPONDA e Faça os desenhos do que foi visto em aula.
1) Quantas diferentes bandas foi possível ver em cada aplicação?
2) Quem migrou mais rápido o DNA ou o RNA? Porquê?
3) Por que os ácidos nucléicos migram em direção ao pólo positivo?
4) Qual a função do azul de bromofenol?
5) O que é uma solução tampão?
6) Por que colocamos brometo de etídio no gel?
7) Quais as semelhanças e diferenças dos processos de eletroforese horizontal de ácidos
nucléicos e o sistema de eletroforese vertical de proteínas descrito?
8a Aula
OBSERVAÇÃO DE CICLOSE E CLOROPLASTOS EM
CÉLULAS DE Elodea
Elodea é uma planta usada como ornamental em aquários, facilmente adquirida em lojas
que vendem produtos para aquariofilia. É uma monocotiledônea pertencente à família
Hydrocharitaceae. As folhas dessa planta são ótimas para observação de ciclose que é o
movimento contínuo do citoplasma no interior da célula, assim como de cloroplastos.
Geralmente, os componentes das células são incolores. Por isso, ao se observar direto ao
microscópio, pouco se pode observar de seus constituintes. Para se superar este problema,
geralmente fazemos uso de corantes que vão evidenciar alguma parte da célula.
Os cloroplastos, organela presente somente nas células vegetais e responsáveis pela
fotossíntese, são naturalmente corados. Em virtude disto, e também por serem organelas bastante
grandes, os cloroplastos podem ser facilmente visualizados ao microscópio.
As folhas de Elodea apresentam apenas duas camadas de células, em que se pode
observar com facilidade os cloroplastos.
As células eucariontes possuem um citoesqueleto que promove o movimento dos
componentes no interior da célula. Às vezes estes movimentos são correntes citoplasmáticas que
chamamos CICLOSE. Se todos os componentes do interior da célula são incolores, é muito difícil
se observar os movimentos citoplasmáticos. A presença dos cloroplastos que são naturalmente
55
corados torna possível a visualização da ciclose. Devemos lembrar que a ciclose é o movimento do
citoplasma causado pela ação do citoesqueleto. Os cloroplastos são levados por essa corrente do
citoplasma.
Procedimento
1) Com o auxílio de uma pinça ou gilete, retire uma folha de Elodea.
2) Em uma lâmina para microscopia com uma gota de água, coloque a folha de Elodea, por
sobre a gota.
3) Cubra com lamínula, e leve ao microscópio para observação.
4) Observe o tamanho e forma dos cloroplastos. Geralmente após alguns minutos de
observação, podemos ver a ciclose. Descreva como é a ciclose.
Observação de ciclose em células do pêlo estaminal de Tradescantia (mantode-viuva).
As células do pêlo estaminal de manto-de-viúva (trapoeraba) também apresentam ciclose
bastante ativa. Vale salientar que nessas células existe a presença de um grande vacúolo. O
citoplasma da célula fica restrito a alguns canais internos da célula, o restante é ocupado pelo
vacúolo.
Procedimento:
1) Com uma pinça, retire um pêlo do estame de uma flor de manto-de-viúva.
2) Coloque sobre a lâmina com uma gota de água e cubra com uma lamínula.
3) Observe ao microscópio, desenhe e descreva a ciclose.
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Responda as questões:
1)
Por que podemos ver facilmente os cloroplastos, mas não outros componentes do
sistema de endomembranas como o complexo de Golgi, retículo endoplasmático ou
mitocôndrias?
2)
Que parte do citoesqueleto está envolvida na ciclose? De que forma?
3)
Por que a ciclose nas células da Elodea ocorrem no interior de toda a célula enquanto
na célula da Tradeschantia ocorre apenas dentro de estruturas que lembram “canais”?
9a Aula
OBSERVANDO CÍLIOS E SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS
Podemos observar com facilidade a atuação do citoesqueleto, através dos cílios e dos
pseudópodes em protozoários de vida livre. Nos Paramecium podemos ver os cílios e em Amoeba
os pseudópodes. Além disso, vários componentes do sistema de endomembranas, como vacúolos
digestivos (e pulsátil em Paramecium) são também facilmente observáveis.
Paramecium é o nome genérico de um protozoário ciliado muito comum em mananciais de
água como os açudes e riachos. Estes protozoários são de fácil cultivo, se alimentando
principalmente de bactérias, pequenas algas e outros protozoários menores. Podem ser mantidos
em recipientes com um pouco de água e uma pequena pitada de leite em pó (+/- 60mg para cada
100 ml de água). Como a qualidade da água é importante para este protozoário, devemos trocar
um pouco da cultura velha (mais ou menos a metade) por água nova com leite, a cada semana.
Assim, podemos manter infinitamente o Paramecium. Outro meio de cultivar este ciliado é colocar
um pouco de gérmen de trigo na água a cada semana, e sempre trocando a metade do volume da
cultura por água nova a cada semana.
Por ser de fácil cultivo e apresentar cílios e o sistema de endomembranas facilmente
observável, além de ter uma taxa de reprodução assexual bem alta, este protozoário é um
excelente recurso para atividades práticas de Biologia Celular. Antes, porém, de descrever estas
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práticas, vamos mencionar alguns aspectos importantes sobre a biologia e estrutura dos
Paramecium.
As espécies mais comuns de Paramecium possuem em torno de 0,5 mm de comprimento.
Os ciliados são excepcionais entre os eucariontes, uma vez que possuem no mínimo dois núcleos
com funções distintas. O macronúcleo participa das atividades do dia a dia como crescimento,
metabolismo e reprodução. O micronúcleo permanece relativamente dormente até que a célula
entre em reprodução sexuada. Os Paramecium possuem dois tipos de reprodução; a) divisão
binária: em condições favoráveis a célula se divide em duas. As duas novas células,
geneticamente idênticas, crescem rapidamente e voltam a se dividir. Mantendo as condições
favoráveis estes organismos podem se dividir duas a três vezes em um dia; b) conjugação: em
condições ambientais desfavoráveis, dois indivíduos de sexos diferentes entram em contato e
formam uma ponte citoplasmática temporária, por meio da qual trocam micronúcleos.
Observando os cílios e o sistema de endomembranas:
Nos Paramecium podemos observar com facilidade a atuação do citoesqueleto, através
dos cílios, assim como o movimento intracelular dos vacúolos digestivos e contrátil. Além disso,
vários componentes do sistema de endomembranas, como vacúolos digestivos e pulsátil são
também facilmente observáveis.
Material necessário:
Cultura de Paramecium; microscópio, lâmina – lamínula; infusão de cigarro.
Procedimento:
1) Encher um tubo de centrífuga com uma cultura de Paramecium. Centrifugar por 60
segundos.
2) Retirar o sobrenadante, deixando apenas uma pequena gota de meio líquido.
3) Acrescentar, na gota que restou no tubo em que os Paramecium foram centrifugados,
uma gota de uma solução de “narcótico” feito da seguinte maneira: ( deixar um cigarro em infusão
em 30 ml de água por 12 horas). A finalidade desta infusão de cigarro e diminuir a atividade dos
Paramecium , uma vez que estes protozoários são muito rápidos e sem este narcótico é muito
difícil segui-los ao microscópio.
Outra opção é colocar alguns fios de algodão entre a lâmina e a lamínula. Os Paramecium
não podem nadar tão livremente entre os fios de algodão, facilitando a sua observação.
4) Faça um desenho com as principais partes de um Paramecium.
5) Observe o batimento dos cílios e desenhe (observe e descreva os tricocistos)
6) Identifique e observe a contração dos vacúolos contráteis.
7) Identifique os vacúolo digestivo.
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8) Identifique e desenhe o citostoma e a citofaringe. (O que são fagossomas e onde estes
se formam nos Paramecium ?
9) Faça um desenho comparando a ultra-estrutura de um cílio e de um centríolo.
10a Aula
PREPARAÇÃO DE LÂMINAS PERMANENTES
(aula demonstrativa).
Estruturas biológicas grandes não podem ser vistas diretamente ao microscópio, por que a
luz não pode atravessá-las. Precisamos, então, fazer cortes o mais fino possível, para que a luz
possa passar pelas estruturas, e assim ser visto ao microscópio. Para sofrer tais cortes, o material
deve ser fixado, emblocado em parafina ou outra resina e, imerso neste suporte, cortado em
pequenas "fatias", através de um aparelho chamado micrótomo. Posteriormente este material é
corado e a lâmina é montada.
Nesta prática, vamos visitar os laboratórios de anatomia vegetal do Dep. de Biologia, em
que lâminas permanentes de vegetais são preparadas.
Preste atenção as explicações (e faça as perguntas que achar necessário) e
posteriormente responda as seguintes questões:
1) O que é a fixação do material? Qual a função da fixação?
2) Álcool etílico, clorofórmio, formol, ácido acético, ácido pícrico, e ácido ósmico são as
principais substâncias usadas como fixadores. Quais são as principais características de cada um
destas quanto a sua capacidade de fixação?
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3) As substâncias citadas na pergunta anterior, geralmente não são usadas em conjunto,
constituindo fluídos fixadores. Alguns destes fluídos são muito usados, como o Fluido de Carnoy; o
F.A.A; o Bouin. Diga qual a composição destes fixadores e suas características.
4) Porque desidratamos o material em uma série alcoólica antes de emblocar em parafina?
5) Para que emblocar em parafina?
6) Que outros suportes ou estratégias podem sem usadas no lugar do emblocamento em
parafina?
7) O que é orientação do corte?
8) Para que re-hidratar o material antes de cora-lo?
9) Qual a importância do uso de corantes na preparação de lâminas?
10) O que significam: coloração vital; corante acidófilo; corante basófilo?
11) Entre os principais corantes podemos citar: Carmim; hematoxilina; azul de metileno;
Cristal violeta (violeta genciana); Eosina; Fast Green; Fucsina ácida, safranina; Sudan black; diga
quais as características principais destes corantes (que estruturas eles coram, solubilidade,
concentrações usadas...)
11a Aula
OBSERVAÇÃO DE COMPLEXO DE GOLGI EM LÂMINAS
PERMANENTES DE EPIDÍDIMO.
Material fornecido: lâminas permanentes de epidídimo de rato.
Procedimento:
1) Localize e desenhe as células nos túbulos de epidídimo.
2) Observe e desenhe a posição do núcleo.
3) Observe e desenhe a posição e a forma do complexo de Golgi.
Responda as questões:
1) Por que foi escolhido o epidídimo para observar o complexo de Golgi? Que outro tipo de
célula poderia ser usada?
2) Que método de coloração foi usada e por que?
3) Como se forma o Complexo de Golgi?
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Observação de neurônios em cerebelo de camundongo.
Material fornecido: lâminas permanentes de cerebelo de camundongo.
Procedimento:
Observe ao microscópio a região entre as substâncias branca e cinzenta, nela existem
alguns neurônios gigantes em que podemos ver perfeitamente o corpo celular (com núcleo), o
axônio e dendritos.
Responda:
1)Observe e desenhe estas células, suas partes, e descubra como são chamadas estas
células.
2)Qual a relação existente entre forma e função nestas células?
12a Aula
OBSERVAÇÃO DE CÉLULAS MUSCULARES ESTRIADAS
O desenho esquemáticos de células presente nos livros são muito comuns e úteis. Porém,
muitas vezes os alunos tem dificuldade de reconhecer que em um ser pluricelular, a diferenciação
celular é a regra. Muitas células acabam com formatos muito diferentes. As células musculares
estriadas esqueléticas são um exemplo.
Células musculares estriadas são células muito longas, polinucleadas apresentando os
núcleos na periferia da célula.
O citoesqueleto é hipertrofiado, sendo que os microfilamentos de
actina e miosina, vão ocupar a maior parte da fibra muscular, constituindo estruturas específicas
das células musculares estriadas, que são os sarcômeros. Essas estruturas é que dão uma
aparência estriada a essas células quando vistas ao microscópio.
Material necessário:
Lâmina, lamínula, agulha histológica e lâmina de barbear, abelhas (ou outro inseto grande),
solução de verde Janus (0,7% em etanol 70%).
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Procedimento:
1) Com uma gilete, abra o tórax de uma abelha, vespa ou outro inseto voador grande
(previamente morta em vapores de éter).
2) Com uma agulha histológica retire algumas fibras musculares e transfira para uma
lâmina com uma gota de corante.
3) Cubra com lamínula, deixe corar por 3 minutos, e observe ao microscópio.
Alguns questionamentos :
a) Como estão organizados os sarcômeros e como estes funcionam? (faça um desenho).
b) Quais as fases da contração muscular?
c) Como está organizado o citoesqueleto em uma célula muscular lisa?
d) Relacione as regiões estriadas que podemos ver nas fibras musculares com o sarcômero.
e) Qual a função do Verde Janus?
13 a aula
OBSERVAÇÃO DE MITOSE EM PONTA DE RAIZ DE CEBOLA,
Allium cepa (2n = 16).
COLETA E FIXAÇÃO DAS PONTAS DE RAÍZES DE CEBOLA
O procedimento mais fácil é encher um frasco com água colocar a cebola com a parte das
raízes imersa na água (figura abaixo) e esperar até que as raízes comecem a crescer.
Dependendo da época isso pode ocorrer em 24 horas ou em alguns dias.
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Quando as raízes tiverem atingido pelo menos cinco milímetros poderão ser facilmente
destacadas do bulbo, com auxílio de uma lâmina de barbear, estilete ou mesmo agulha. Não é
necessário deixar as raízes crescerem mais do que os cinco milímetros, pois o material que nos
interessa está na ponta.
As pontas de raiz devem ser imediatamente fixadas em solução de álcool e ácido acético
(3:1). Essa solução não dever ser estocada, recomenda-se que seja preparada no momento em
que vai ser usada.
O tempo mínimo que as pontas de raiz devem ficar no fixador é duas horas, as vezes, se o
material fica muito tempo no fixador ocorre um amolecimento excessivo do tecido dificultando a
preparação da lâmina.
Após o tempo de imersão no fixador as pontas de raiz podem ser estocadas em álcool 70%
(de preferência em refrigerador) ou então preparadas para a observação das mitoses.
2. HIDRÓLISE DO MATERIAL FIXADO
Transferir as pontas de raiz de cebola para uma solução de ácido clorídrico 1N e deixar em
imersão por 15 minutos. Depois disso lavar em água (imersão por um ou dois minutos); remover o
excesso de água com um papel absorvente e transferir para uma lâmina de microscopia.
3. COLORAÇÃO
Antes de adicionar o corante sobre a ponta de raiz, pode-se remover (ou simplesmente
romper com uma agulha) a parte mais extrema do material (correspondente à região da coifa), pois
isso facilitará a coloração e a observação ao microscópio.
Para coloração um dos corantes mais usados é a orceína acética 2% (outros corantes
produzem o mesmo efeito e podem substituir a orceína). Uma gota desse corante é suficiente para
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uma boa coloração, desde que se espere no mínimo vinte minutos, antes de “bater” ou “esmagar”
o tecido.
Ao colocar a lamínula deve-se cuidar para deixar o menor número possível de bolhas de ar
para que a observação do material não seja prejudicada.
Depois que o corante atuou sobre o tecido pode-se envolver a lâmina com um papel filtro e
pressionar com o dedo polegar a região onde está a lamínula. Esse movimento fará com que o
tecido se espalhe pela lâmina e seja possível observar camadas de células isoladas. Nesses
grupos de células é que será possível observa as mitoses. Não se deve colocar uma quantidade
muito grande de tecido na lâmina pois isso ira dificultar o espalhamento. Dois milímetros de ponta
de raiz produz material suficiente para observação.
Outra forma de realizar o espalhamento é segurar a região da lamínula com um papel
absorvente e bater com um lápis borracha ou com a ponta da tampa de uma caneta.
Após o esmagamento do material, a lâmina deve ser observada inicialmente em menor
aumento (x10), para que se localize rapidamente onde estão as células em divisão.
5. LAMINAS SEMI-PERMANENTES
As lâminas que estiverem boas podem ser temporariamente conservadas (uma semana)
se forem vedadas com esmalte para unhas ou cola para câmera de pneu de bicicleta.
6. LÂMINAS PERMANENTES
As lâminas semi permanentes podem ser transformadas em permanentes, para isso basta
remover o vedante (esmalte ou cola) e colocar as lâminas no freezer até que seja possível soltar a
lamínula.
Após a remoção da lamínula, mergulhar rapidamente as lâminas em alcool absoluto e
deixar secar. Colocar uma gota de Resina para microscopia (Permonte; Entelan ou Balsamo do
Canadá) na região onde está o material. Fechar com uma lamínula e deixar secar.
Procedimento:
1) Pegue uma raiz já fixada
2) Hidrólise: coloque as pontas de raiz em uma solução 1N de HCl por 5 min.
3) Lavagem: deixe as raÍzes em água por 5 min.
4)Corte com uma gilete +/- 3mm da ponta da raiz, logo após os 2 primeiros mm (coifa).
5) Coloque este material em uma lâmina com uma gota de orceina acética, deixe corar por
5 minutos.
6) Cubra com uma lamínula, colocando a lâmina entre papel higiênico e aperte fortemente
para espalhar o material ( com o polegar).
7) Vede as bordas da lamínula com luto (ou esmalte de unha).
8) Observe ao microscópio.
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Questões:
a) Descreva e desenhe o que ocorre na: interfase; prófase; metáfase; anáfase; telófase.
b) O que é uma célula 2n=16?
c) O que é centrômero e qual sua função?
d) O que são cromátides? o que representam?
Vvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvv
Atividades de Práticas de Biologia como componente de formação
pedagógica.
Atividade 1 –
Biologia na cozinha.
A cozinha de nossa casa pode ser um excelente laboratório. As “experiências” feitas nas 2a e 3a
aula são exemplos disso. Em grupos, a turma elaborará um experimento relacionado ao programa
de biologia celular e apresentará em aula em data a ser marcada.
Atividade 2:
O USO DE MODELOS DIDÁTICOS E SIMULAÇÕES.
(com marcação da data para apresentação dos modelos)
Simulações e modelos didáticos são excelentes recursos didáticos, principalmente se
conseguimos colocar os alunos a construir os modelos ou montar as simulações.
Os modelos didáticos, por representarem bidimensionalmente ou tridimensionalmente de
modo macroscópico estruturas e/ou funções, permitem um entendimento mais fácil de fenômenos
microscópicos que de outra forma são apresentados e entendidos apenas de forma abstrata. Os
modelos permitem uma “visualização” das estruturas, tornando o assunto “mais concreto”. Desta
forma os modelos facilitam o aprendizado e a discussão sobre o tema em estudo.
As simulações correspondem à representação dinâmica de processos, com ajuda de materiais e
dos alunos. Nas simulações, podemos, por exemplo imprimir uma longa seqüência de DNA em
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papel e com a participação dos alunos pedir que eles encontrem uma seqüência correspondente
ao sítio de clivagem de uma enzima de restrição. Podemos pedir que os alunos cortem com
tesoura este sítio e posteriormente o mesmo sítio de um plasmídeo. Posteriormente podemos
simular como seria uma reação de ligação de todos esses fragmentos, e uma transformação
bacteriana com os plasmídeos gerados. Por fim podemos discutir conceitos como clonagem de
genes e bancos genômicos.
Apresentamos exemplos de alguns dos modelos que podem ser construído na página
www.ufsm.br/auladebio
BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR PARA A PARTE PRÁTICA:
LORETO, E.L.S. & SEPEL, L. M.N. Atividades experimentais e didáticas de Biologia Molecular e
Celular. Ribeirão Preto, ed. Da Sociedade Brasileira de Genética. 2003. 2a ed.
www.sbg.org.br
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA, UFPR. Bioquímica: aulas práticas. 5 ed.Curitiba, Ed. da
UFPR, 1997.
JORDÃO, B.Q e colaboradores. Práticas de Biologia Celular. Londrina, Editora UEL, 1998.
JUNQUEIRA, L.C.U e JUNQUEIRA, L.M.M.S. Técnicas Básicas de Citologia e Histologia. São
Paulo, Ed. Santos, 1983.
MANARA, N.T.F. Roteiro de aulas práticas de citologia vegetal. Santa Maria, Faculdade de
Agronomia-UFSM, (mimeografado-sem data).
MELLO, M.L.S. e VIDAL, B.C.; Práticas de Biologia Celular. São Paulo, Edgar Blücher, 1980.
POLIZELI, M.L.T.M., Manual Prático de Biologia Celular. Ribeirão Preto, Holos editora, 1999.
QUESADO, H.L.C. e colaboradores. Biologia: Práticas. Fortaleza, Edições UFC, 1996.
SLATER, J. Experiments in molecular biology. Clifton, N.J., The Humana Press, 1986.
VALLE, F.C., Práticas de citologia e genética. Rio de Janeiro, MEDSI, 2001.
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