Prof. Dr. Roberto Cezar Lobo da Costa BELÉM/PA 2012 O QUE É CÉLULA? É a unidade mínima de um organismo, capaz de atuar de maneira autônoma. Animais Vegetais Cella = despensa ou câmara Algas Fungos Bactérias Século XVII – Robert Hooke Cortiça - Favos de mel Lumes vazios de “células” mortas Células Vegetais CARACTERÍSTICAS GERAIS PROCARIONTES EUCARIONTES Bactérias e algas verde-azuladas 1 a 5 µm de diâmetro Demais organismos vivos 10 a 50 µm de comprimento *Parede celular composta de polissacarídeos; Ausência da membrana que o separe o resto da célula do núcleo *Membrana plasmática; *Citoplasma ; *Informação hereditária codificada em moléculas de ácido desoxirribonucléico (DNA). Núcleo envolto por uma membrana. Células Vegetais CÉLULA ANIMAL X VEGETAL Células Vegetais CONSTITUIÇÃO Parede celular Membrana plasmática Citoplasma • Núcleo • Retículo endoplasmático • Complexo de golgi • Vacúolo • Mitocôndrias • Plastídios • Microcorpos • Aleossomos • Citoesqueleto Células Vegetais PAREDE CELULAR Envolve externamente a membrana plasmática e o conteúdo celular. Constituido por longas e resistentes microfibilas de celulose 1 microfibrila = 67 moléculas de celulose (500 moléculas de glicose); Matriz formada por glicoproteínas (proteínas ligadas á açucares) e por dois polissacarídeos, hemicelulose e pectina. Função: confere resistência e proteção celular, impedindo a lise osmótica além de conter enzimas e defesa contra bactérias e fungos (fitoalexina). Estrutura molecular “Concreto armado” Células Vegetais Formação da parede A formação da parede celular ocorre no final da telófase, com o surgimento da placa celular, que dará origem à lamela média e parte da membrana plasmática das duas células-filhas, por ela separadas. Liga firmemente uma célula a outra Células Vegetais Paredes celulares primárias São tipicamente finas (menos de 1µm) – jovens e em crescimento Divisão celular; Secreção da parede celulósica – primária; Essa parede é elástica e acompanha o crescimento celular. Tamanho Forma 65% - água; 35% - (90% - 30% de celulose, 30% de hemilelulose e 30% de pectina – 10% proteínasextesina, expansina e outras glicoproteínas). Células Vegetais Paredes celulares secundárias São espessas e mais resistente – maior parte do crescimento concluído. 65 a 85% - polissacarídeos (50% a 80% de celulose e 5 a 30% de hemicelulose); 15 a 35% - lignina (polímero hidrofóbico). Células Vegetais Pontuações Formação da parede primária e da lamela média; Elementos do retículo endoplasmático ficam retidos entre as vesículas em formação; Originando os plasmodesmas; pontuações. Não há deposição de material sobre essas áreas, originando diversos tipos de Células Vegetais MEMBRANA PLÁSMÁTICA Está situada internamente à parede celular e envolve o citoplasma com todas as suas estruturas e o núcleo. MODELO MOSAICO FLUIDO Fosfolipídeos Proteínas Glicoproteínas É semipermeável e seletiva. Controla a entrada e saída de substâncias da célula Células Vegetais Fosfolipídeos Grupo da cabeça: fosfato, serina, colina e glicerol FOSFOLIPÍDEOS ANFIPÁTICAS Dois ácidos graxos covalentemente ligados ao glicerol Células Vegetais Proteínas e glicoproteínas Glicolipídeos Glicoproteínas Proteínas periféricas Proteínas integrais Células Vegetais Transporte transmembrana Células Vegetais Transporte por meio de formação de vesículas Células Vegetais CITOPLASMA O hialoplasma ou citoplasma fundamental é um colóide gelatinoso que contém no seu interior as organelas ou organóides citoplasmáticos. Composição Água Carboidratos Lipídeos Íons Metabólicos secundários Citosol ou matriz citoplasmática Organelas Citoesqueleto Ribossomos Núcleo CICLOSE Carrega diversas organelas celulares e distribui substancias ao longo do citoplasma. A ciclose depende de interações constantes entre actina, miosina e proteínas formadoras dos microfilamentos. A actina associa-se à miosina e, com a hidrólise do ATP, é gerado um movimento interno. Células Vegetais Função do citoplasma Realizar diferentes reações bioquímicas; Facilitar a troca de substâncias dentro da células, bem como entre as adjacentes; Acumular substâncias do metabolismos primário e secundário. Células Vegetais NÚCLEO O núcleo é a organela que contém a informação genética responsável pela regulação do metabolismo, crescimento e diferenciação da célula. Genoma nuclear 1,2x108 pares de bases 1x1011 pares de base Dicotiledôneas: Arabidopsis thaliana Monocotiledôneas: Fritillaria assyriaca Informação restante Cloroplasto Mitocôndrias Células Vegetais Constituição do núcleo Sítio de síntese dos ribossomos Estruturas constituídas de DNA e proteínas – Complexo DNA-proteína Espaço perinuclear Dupla membrana lipoprotéica Poro nuclear Matriz nuclear Nucléolo Cromatina Células Vegetais Complexo do poro nuclear Citoplasma Filtro supramolecular Os ribossomos deixam o núcleo através desta malha. Núcleo Células Vegetais Mecanismo de importação de proteína Sítios específicos Funsão ao núcleo Guanosina trifosfato Células Vegetais RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO Rede organizada de membranas internas podendo ao não está associada aos ribossomos. Função RE perinuclear • Sistema de comunicação (distribuição de substâncias); RE cortical • Via de troca de material entre o núcleo e o citoplasma de céls. adjacentes; RE Cisternas • O acúmulo de íons de cálcio no lume regula o teor destes no citosol. Retículo endoplasmático rugoso • Síntese de proteína de membrana e de secreção. Ribossomos Retículo endoplasmático liso Túbulos Única membrana lipoprotéica • Síntese lipídica e formação de membranas. Células Vegetais COMPLEXO DE GOLGI Conjunto de dictiossomos ou corpos de golgi, constituidos por sacos discóides e achatados, chamados cisternas. Estruturas membranosas dispostas paralelamente. Contribui para a formação da membrana plasmática. Novas cisternas. “Fábrica móvel” que produz, separa e distribui produtos de secreção pela célula. Filamentos de actina – miosina dependente de ATP Células Vegetais Processamento de proteínas e glicoproteínas no complexo de golgi RER Após processamento Glicoproteínas Golgi Reações enzimáticas GLICOSILAÇÃO • Hidroxiprolina • Serina • Treonina • Tirosina Glicoproteínas Excreção em forma de vesículas “Identificação particular” Para dentro ou para fora da célula Cis Mediana Trans Carboidratos (manose) são removidos e outros açúcares são adicionados Vacúolos Parede celular No golgi também são processados polissacarídeos não celulósicos (hemicelulose e pectina). Células Vegetais VACÚOLO As células meristemáticas em geral possuem numerosos vacúolos pequenos, que se fundem para formar um único vacúolo central na célula diferenciada. Normalmente ele ocupa 90% do espaço celular (células parenquimáticas). Origem: sistemas de membranas do complexo de golgi Vacúolo Uma membrana lipoprotéica trilamelar – Tonoplasto. Constituição Água, substâncias inorgânicas (íons de Ca, K, Cl, Na, P, etc.), orgânicos (açúcares, ác. Orgânicos, proteínas, pigmentos hidrossolúveis, alcalóides, etc) e enzimas (nucleases, proteases, lipases, fosfatases, glicosidades, fosfolipases e sulfatases). Gera força motriz para o acúmulo de água. Rigidez estrutural - Planta herbácea ereta Pressão de turgidez Expansão celular Células Vegetais Formação do vacúolo na célula adulta Célula jovem Célula adulta Células Vegetais Função do vacúolo Armazenamento de substâncias, controle osmótico e processo lisossômico. Durante o alongamento celular Manutenção do pH da célula Autofagia Acúmulo de composto orgânicos e inorgânicos Fotossíntese CAM Invaginações-porções do citoplasma Gradiente de potencial osmótico-pressão de turgor Alongamento celular Acúmulo de CO2 Vesícula Lise-hidrolases ácida Dia / Noite 6,0 / 3,5 Rompem ligações de fosfatos, estéreis e glicosídicas Hidrolisam proteínas e ác.nucléicos Células Vegetais MITOCÔNDRIAS São organelas derivadas de bactérias aeróbicas, que estabeleceram relações simbióticas com os ancestrais dos eucoriotos atuais. São organelas que contêm seu próprio genoma e se autoduplicam. Teoria da endossimbiose Mitocôndrias Derivadas de bactérias primitivas Englobadas por células procarióticas mais desenvolvidas Relação de endossimbiose Um oferta proteção e nutrientes. Fornece energia advindo do processo de respiração celular. Envolve um complexo sistema enzimático Células Vegetais Constituição da mitocôndria Matriz Água, íons, fosfatos, coenzimas e enzimas, RNA, DNA e ribossomos. Depósito de cátions divalentes, compostos fosfatos insolúveis ou cálcio. Semelhante ao citosol Codifica algumas proteínas específicas da organela. Dividem-se por fissão binária. O nº pode variar dependendo da demanda energética. Seletiva (70% proteínas): íons (prótons H+), mas é permeável a ATP, ADP e piruvato. Lipoproteicas Circular Permeável: íons. Células Vegetais Função das mitocôndrias Quebra de glicose no Citoplasma Respiração aeróbica Piruvato Obtenção de energia na forma de ATP – quimiosmótico. 2 moléculas de aa glicina Fotorespiração É formado o aa serina Liberação de uma molécula de CO2 Sementes oleaginosas Mitocondrias se associam ao glioxissomos Realizando parte do ciclo glioxilato Reações que resultam em energia a partir de reversas lipídicas, com a formação de carboidratos no citoplasma. Células Vegetais PLASTÍDIOS OU PLASTOS São organelas com formas e tamanhos diferentes. Classificam-se de acordo com a presença ou ausência de pigmentos ou com o tipo de substância acumulada. Constituída por duas membranas lipoprotéicas (glicosilglicerídeos) contendo uma matriz denominada estroma, onde se localiza os tilacóides. Origem: cianobactérias-endossimbiose Semi-autônomas contêm seu próprio DNA e maquinaria para a síntese protéica (ribossomos, RNAs transportadores e outros componentes). Pró-plastídeos Organelas pequenas, sem cor, com poucas membranas internas. Ocorrem na oosfera e nos tecidos meristemáticos. No caso das plantas estarem no escuro os pro-plastídeos desenvolvemse em estioplastos Cloroplasto Cromoplasto leucoplasto A manutenção da estrutura do cloroplasto depende da presença de luz, no escuro podem ser revestidos a estioplastos. Os cloroplastos também se convertem em cromoplastos na fase de amadurecimento dos frutos. Os leucoplastos podem se converter em cloroplastos, o que explica a coloração esverdeada adquirida por exposição freqüente de luz. Células Vegetais Cloroplasto Os cloroplastos pertence ao grupo de organelas produtoras de energia. Contem pigmentos do grupo das clorofilas, além de outros pigmentos, como os carotenóides, que constituem o sítio da fotossíntese. Células Vegetais Cromoplasto São portadores de pigmentos carotenóides (geralmente amarelos, alaranjados ou avermelhados) e usualmente não apresentam clorofila ou outros componentes da fotossíntese. São encontrados, na maioria das vezes, nas células de pétalas e outras partes coloridas de flores, em frutos e em algumas raízes. Além dos carotenóides , também acumulam óleos essenciais, sendo denominados elaioplastos Células Vegetais Leucoplastos Não possuem pigmentos, mas armazenam substâncias. Amido: amiloplastos Encontrados em tecidos ou órgãos de reserva. Proteína: proteinoplastos Encontrados nos elementos crivados (Plastídios P). Células Vegetais Células Vegetais MICROCORPOS São organelas esféricas envoltas por uma única membrana e especializada por uma série de funções metabólicas. Os dois tipos principais de microcorpos são: Peroxissomos Tem função de remoção de hidrogênio de substâncias orgânicas, consumindo O2 no processo, de acordo com a seguinte reação: RH2 + O2 R + H2O2 O peróxido, potencialmente prejudicial, produzido nessas reações é degradado nos peroxissomos pela enzima catalase. H2O2 H2O + 1/2O2 Glioxissomos São encontrados nas sementes de oleasinosas, que contêm enzimas do ciclo do glioxilato que auxiliam na conversão dos ác. graxos armazenados em acúcares. Os ác.groxos vão para o glioxissomo, onde sofrem a β-oxidação, e juntamente com reações que ocorrem na mitocôndria dão origem ao malato, que por meio de outras reações, no citoplasma, forma carboidratos. Células Vegetais ALEOSSOMOS Muitas plantas sintetizam e armazenam grandes quantidades de triacilglicerol na forma de óleo, durante o desenvolvimento da semente. Esses óleos acumulam-se em organelas denominadas oleossomos, também conhecida como corpos lipídicos ou esferossomos. Os aleossomos são envolvidos por uma “meia unidade de membrana” – ou seja, uma camada monolipídica – derivada do RE. Proteínas oleosinas estão presentes na meia-unidade de membrana. Uma de suas funções é a manutenção de cada oleossomo como uma organela distinta, evitando sua fusão com outros oleossomos. Os lipídeos dos aleossomos são degradados durante a germinação da semente e convertidos em sacarose com o auxílio do glioxissomo. Células Vegetais CITOESQUELETO O citosol está organizado em uma rede tridimensional de proteínas filamentosas, o citoesqueleto. Essa rede proporciona uma organização espacial para as organelas e serve como um arcabouço para os movimentos das organelas e de outros componentes do citoesqueleto. Ele também apresenta papéis fundamentais nos processos de: Mitose; Meiose; Citocinese; Deposição de parede; Manutenção da forma celular; Diferenciação celular. Células Vegetais O Citoesqueleto consiste de três tipos de elementos: Microtúbulos Microfilamentos Filamentos intermediários Células Vegetais Microtúbulos São cilindros ocos com diâmetro externo de 25nm; são compostos de polímeros de proteínas tubulinas. O monômero de tubulina dos microtúbulos é composto por duas cadeias de polipeptídios similares (α e β-tubulina). Um único microtúbulo consiste de centenas de milhares de monômeros de tubulina organizados em 13 colunas, os protofilamentos Funções Atua no crescimento diferenciação das células; e No citoplasma, sob a membrana plasmática, controlam o alinhamento das microfibrilas de celulose; Atua no direcionamento das vesículas secretoras originadas da rede trans-Golgi; Componentews dos flagelos dos gametas masculinos móveis de briófitas, pteridófitas e algumas gimnospermas. Células Vegetais Funções do microtúbulos Formação de fibras Responsável pelo estabelecimento do plano da divisão celular. Células Vegetais Microfilamentos São estruturas com cerca de 5 a 7nm de diâmetro. Constituem de monômeros de actina (actina G) e formam, por polimerização, uma estrutura quaternária fibrosa (actina F), que se dispõe como dois cordões em arranjo helicoidal Responsáveis pelo movimentos das organelas citoplasmática, e a força geradora vem da interação dos filamentos de actina e miosina. Participam do crescimento e diferenciação celular e em geral se orientam paralelamente ao plano de alongamento dela. Os microfilamentos parecem participar, juntamente com os microtúbulos, da formação do Células fragmoplasto durante a divisão celular, na telófase. Vegetais Filamentos intermediários Estruturas com cerca de 7 a 11nm de diâmetro. São formados por diferentes proteínas fibrosas enroladas helicoidalmente, como as queratinas e as lâminas nucleares. Tem papel na manutenção da estrutura do núcleo e da célula. Estão envolvidas na reorganização do envoltório nuclear durante a divisão celular. Células Vegetais REGULAÇÃO DO CICLO CELULAR O ciclo da divisão celular é o processo pelo qual ocorre a reprodução da célula e de material genético, o DNA nuclear. As quatro fases do ciclo celular são designadas: G1, S, G2 e M. O DNA é preparado para a replicação Preparo para mitose DNA replicado Células Vegetais Referências bibliográficas - KERBAUY, Gilberto Barbante - 2 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2008. - TAIZ, Lincoln. Fisiologia Vegetal. 4 ed. Porto Alegre: Artmed, 2009. - APPEZZATO-DA-GLÓRIA. Anatomia Vegetal. Viçosa: UFV, 2003. Células Vegetais O B R I G A D O Células Vegetais