A célula vegetal sozinha

A célula vegetal sozinha

A Célula Vegetal

INTRODUÇÃO

  • As células são as unidades funcionais da vida.

  • Os menores organismos são compostos de uma única célula.

  • Os organismos multicelulares são formados por milhões de células agregadas de modo organizado e exercendo funções específicas.

  • Em nível celular, os organismos são similares entre si, pois cada célula tem uma existência parcialmente autônoma.

DIVERSIDADE E SIMILARIDADE DAS CÉLULAS

  • Células de animais e vegetais, unicelulares ou pluricelulares tem diversas particularidades.

  • Todas tem em comum uma membrana lipoprotéica (a plasmalema)que delimita o seu conteúdo e controla a entrada e a saída de substâncias.

  • A membrana permite a diferenciação bioquímica do citoplasma das células em relação ao meio exterior.

DIFERENÇAS ENTRE EUCARIOTOS E PROCARIOTOS

Origem da célula eucariótica

  • A célula eucariótica típica teria surgido em três etapas:

    • O proto-eucarionte tornou-se hospedeiro de bactérias aeróbias, obtendo mitocôndrias;
    • O proto-eucarionte tornou-se hospedeiro de bactérias espiroquetas, obtendo cílios, flagelos e, mais tarde, outras estruturas com base em microtúbulos como os centríolos e citosqueleto;
    • O proto-eucarionte tornou-se hospedeiro de cianobactérias obtendo plastos.          

Células eucariontes

  • Tem maior complexidade do que as células procariontes

  • São ricas em membranas que formam diversos compartimentos

  • Diferentes vias metabólicas ficam separadas entre si em organelas com diferentes funções

Células Vegetais X Células Animais

Célula eucariótica animal

MEMBRANA PLASMÁTICA (PLASMALEMA)

  • A membrana plasmática existem em todos os tipos de células, apresenta várias funções importantes:

      • Coordenar o transporte de substâncias para dentro e para fora da célula
      • Coordenar, nas células vegetais, a síntese e montagem das microfibrilas de celulose de parede celular.
      • Receber e traduzir sinais hormonais e ambientais que controlam o crescimento e diferenciação celular.

A membrana como limite da célula

Interpretação da aparência trilaminar da membrana

  • São duas lâminas mais densas (escuras), correspondendo aos pólos hidrófilos dos lipídios mais as proteínas, e

  • Uma lâmina central mais clara, que corresponde aos pólos hidrofóbicos da bicamada lipídica.

  • Este aspecto se repete em todas as membranas da célula.

Modelo da membrana

O CITOPLASMA

  • O citoplasma está delimitado pela membrana plasmática.

  • É constituído por uma matriz líquida rica em sais, moléculas orgânicas solúveis, depósitos insolúveis diversos, complexos enzimáticos e vários compar-timentos membranosos (as organelas) e estruturas funcionais não-membranosas.

  • O material genético (DNA) pode estar disperso no citoplasma (procariotos) ou envolvido por uma membrana lipoprotéica (eucariotos).

O citoplasma

  • É o sítio de realização de variadas atividades bioquímicas:

    • 1a etapa da respiração celular e outras reações enzimáticas
    • Síntese de diversas proteínas
    • Montagem do citoesqueleto
    • Transporte intracelular de substâncias
    • Acúmulo de substâncias
  • Constituído de água, íons, proteínas, açúcares, aminoácidos, etc

COMPARTIMENTOS MEMBRANOSOS

  • As células eucarióticas são ricas em membranas internas, que delimitam vários compartimentos, os quais tem funções específicas, pois abrigam com-juntos de enzimas para determinadas vias meta-bólicas. A separação de tarefas aumenta a eficiência e permite que as células eucarióticas sejam maiores de que as procarióticas sem prejuízo de suas funções.

  • Duas regiões distintas são:

    • o núcleo
    • o citoplasma.

AS ORGANELAS

  • Subdividem-se em :

  • Estruturas membranosas:

    • mitocôndrias
    • plastos
    • retículo endoplasmático
    • complexo de Golgi
    • lisossomos
    • peroxissomos
    • glioxissomos

As mitocôdrias

  • São geralmente menores que os plastos e existem em grande número nas células vegetais. A principal função é a liberação de energia por oxidação de glicose e ácidos graxos gerando ATP.

  • São semi-autônomas em relação ao citoplasma, apresentam DNA próprio e ribossomos, similares aos bacterianos. Supõem-se que sua origem foi simbiótica devido a essas semelhanças.

Características da mitocôndria

  • É delimitada por DUAS membranas lipoprotéicas

  • A membrana externa :

    • Tem composição química parecida com a membrana plasmática: 50% de lipídeos e 50% de proteínas
  • A membrana interna:

    • compõe-se de 76% de proteínas e 24% de lipídeos
  • As membranas externa e membrana interna delimitam dois compartimentos:

    • matriz e o
    • espaço intermembranas.

As mitocôndrias

Morfologia das mitocôndrias

  • Forma:

    • Bastonete ou esférica
  • Tamanho:

    • Diâmetro:
      • 0,5 μm
    • Comprimento:
      • 5-20 μm

Hipótese sobre a origem endossimbiótica das mitocôndrias

As mitocôndrias estão próximas dos pontos de maior consumo de energia nas células e são mais numerosas nas células com maior atividade metabólica

  • As mitocôndrias estão próximas dos pontos de maior consumo de energia nas células e são mais numerosas nas células com maior atividade metabólica

OS PLASTOS

CLOROPLASTOS

  • São organelas citoplasmáticos encarregadas do processo de fotossíntese tanto em células eucarióticas vegetais, em algas e outros protistas.

  • São visíveis ao microscópio de luz e são maiores que as mitocôndrias

CLOROPLASTOS

Hipótese sobre a origem endossimbiótica dos cloroplastos

Os Cloroplastos

  • São o sítio da fotossíntese.

  • Sua estrutura é complexa, apresentam duas membranas, a mais interna é bastante dobrada; tem DNA circular e ribossomos de tipo bacteriano. Supõe-se origem simbiótica, do mesmo modo que as mitocôndrias

  • Nos tilacóides do granum estão ancorados os pigmentos e uma série de enzimas relacionados à fase fotoquímica. O conjunto de tilacóides de um cloroplasto denomina-se grana. Os tilacóides estão conectados entre si por membranas mais pobres em pigmentos (os tilacóides do estroma). Pode haver gotas de lipídeos no estroma do cloroplasto.

  • No estroma ocorre as reações do ciclo de Calvin.

CLOROPLASTOS

  • Forma variada dos cloroplastos em Protistas fotossintetizantes:

CLOROPLASTOS

  • Forma variada dos cloroplastos em Protistas fotossintetizantes:

CLOROPLASTOS – endissimbiose secundária

CLOROPLASTOS – endissimbiose secundária

  • Cloroplastos com diversas membranas envolventes:

    • Ocorrem em alguns protistas
    • Indica origem endossimbiótica secundária, ou um eucarioto englobando outro eucarioto.
    • Geralmente se observa a presença de um nucleomorfo  resíduo do núcleo celular do endossimbionte,
    • Exemplo:

Os Vacúolos

  • Os vacúolos das células vegetais são geralmente muito grandes ( 90% do volume da célula), exceto nas células meristemáticas. São delimitados por uma membrana lipoprotéica única, denominada de tonoplasto.

  • Contém uma solução aquosa que pode concentrar íons, açúcares, pigmentos, metabólitos tóxicos.

  • Participa do crescimento celular absorvendo água. Na célula madura, o vacúolo participa de processos osmóticos para a manutenção de turgor

  • Podem-se conter cristais, que serão discutidos posteriormente.

O Núcleo

  • O núcleo celular geralmente é grande; controla as atividades celulares e armazena as informações genéticas.

  • É delimitado pela carioteca ou envelope nuclear.

  • Contém a cromatina, imersa no nucleoplasma.

  • Estão presentes um ou dois nucléolos.

  • É exclusivo das células eucariotas e é similar entre células animais e vegetais.

O Núcleo

A Carioteca ou membrana nuclear

  • A carioteca é formada por um sistema de membra-nas duplas; apresenta grande número de poros com diâmetro de 30 a 100 nm.

  • Os poros permitem a trocas de macromoléculas entre o núcleo e o citoplasma.

  • A carioteca tem continuidade com o retículo endoplasmático, tanto estrutural, como funcio-nalmente, pois ribossomos podem estar ancorados e operantes na face externa da carioteca.

A Carioteca ou membrana nuclear

  • Os poros da membrana nuclear

O nucleoplasma

  • É a matriz fluída do núcleo; contém íons diversos, moléculas de RNA em fase de processamento, nucleotídeos livres, etc.

  • Nele estão imersas as proteínas envolvidas na replicação e a na transcrição, bem como as enzimas de reparo e a cromatina.

  • Contém ainda componentes de citoesqueleto característicos do núcleo

A cromatina

  • A cromatina é constituída pelo DNA e proteínas associadas: as histonas.

  • Ela ancora-se em um ou mais pontos da carioteca.

  • A informação contida no DNA é transcrita em moléculas de RNAm e este vai para o citoplasma, onde é decodificado na seqüência de aminoácidos das proteínas.

  • O conteúdo de DNA das células eucariotas é mui-to maior do que nas bactérias.

Cromatina

  • Eucromatina e heterocromatina

O Nucléolo

  • Os nucléolos contém alta concentração de RNA e proteínas.

  • Alças de DNA de vários cromossomos estão presentes, são as regiões organi-zadoras do nucléolo.

  • O nucléolo é o local de montagem dos ribossomos (segundo Raven et al. 1996).

Retículo Endoplasmático

  • É um sistema de membranas que percorre toda a célula,

  • Ribossomos estão associados à sua superfície ex-terna, neste caso é denominado Retículo Endo-plasmático Rugoso (RER).

  • Na ausência de ribossomos é chamado de Retículo Endoplasmático Liso.

  • São comuns as conexões entre os dois tipos.

  • Pode conectar células vizinhas através dos plas-modesmos.

Retículo Endoplasmático

  • Uma função em fase de estudo

  • Contribui para a reconstrução da membrana nuclear ao final da divisão celular

Retículo Endoplasmático

  • É comparável a um sistema de encanamento.

  • Forma uma rede de tamanho indefinido, que altera-se de modo dinâmico na célula

Retículo Endoplasmático Rugoso

Retículo Endoplasmático Liso

  • É o local de síntese de lipídeos,

  • É o local de síntese de novas membranas para a célula. Provavelmente dá origem às membranas do vacúolo, dos microcorpúsculos e das cisternas dos dictiossomos.

  • É o local de acúmulo de cálcio intracelular. Há canais de cálcio na membrana do retículo.

  • A liberação do cálcio no citossol inicia respostas celulares.

Microcorpúsculos

  • São compartimentos delimitados por membrana simples; em geral, são pequenos (0,5 a 1,5 um).

  • Às vezes contém inclusões cristalinas formadas por proteínas.

  • São gerados a partir de segmentação de membra-nas do retículo endoplasmático.

  • Os principais são: os peroxissomos e os glioxis-somos.

Peroxissomos

  • São organelas de membrana simples e pequenas  0,5 a 1,5 m de diâmetro.

  • Ocorrem tanto em células vegetais como animais: fígado, rins etc.

  • Armazenam enzimas que hidrolisam substâncias altamente reativas e prejudiciais ao metabolismo da célula vegetal, os radicais livres.

  • São indispensáveis na via do glicolato.

Peroxissomos

  • Uma das reações realizadas:

  • 2 H2O2 → 2 H 2 O + O2

  • Enzima: Catalase

  • Outras enzimas: oxidases

  • O peroxissomo geralmente é encontrado próximo de mitocôndrias e cloroplastos compartilhando com eles a via do glioxilato.

Peroxissomos

  • Participação na fotorrespiração

Glioxissomos

  • É um tipo especializado de peroxissomo segundo Junqueira & Carneiro (2005).

  • São organelas de membrana simples, que armazenam enzimas.

  • Participa do metabolismo de gorduras durante a germinação de sementes oleaginosas.

Glioxissomos

Glioxissomos

O Complexo de Golgi

  • É o conjunto de dictiossomos de uma célula.

  • Pode ser evidenciado pela impregnação com prata ou ósmio, sendo visível ao microscópio de luz

  • Cada dictiossomo é uma pilha de bolsas discóides achatadas de membrana simples.

  • Os dictiossomos modificam substâncias sintetizadas no retículo endoplasmático, para depois secretá-las. Exemplo: glicoproteínas.

  • Eles sintetizam alguns polissacarídeos não-celulósicos da parede celular.

  • Vesículas desprendem-se das bordas laterais das bolsas e migram rumo à membrana plasmática.

O Complexo de Golgi

  • Microscopia eletrônica de varredura

O Complexo de Golgi

  • Microscopia eletrônica de transmissão

ESTRUTURAS NÃO-MEMBRANOSAS

  • Há vários tipos de estruturas, com funções diversas. Destacam-se:

    • os ribossomos
    • os centríolos
    • o citoesqueleto
    • as inclusões celulares

Os Ribossomos

  • São abundantes em células com metabolismo ativo.

  • Tem diâmetro entre 17 e 23 nm.

  • Os ribossomos de cloroplastos e mitocôndrias são menores, semelhantes aos de bactérias.

  • Contém proteínas e RNAr. São formados por duas sub-unidades com tamanhos diferentes. Podem estar livres no citoplasma ou associados à superfície do retículo endoplasmático, também ocorrem no núcleo celular.

  • São os sítios de “leitura” do RNAm para a síntese das proteínas. Os polissomos são cadeias de ribossomos ligados ao mesmo filamento de RNAm.

Os Ribossomos

  • Podem estar livres no citoplasma ou associados à superfície do retículo endoplasmático.

  • As subunidades também ocorrem no núcleo celular.

Ribossomos livres no citoplasma

Os Centríolos

  • Apresentam estrutura protéica formada por polímeros de tubulina, os microtúbulos.

  • Coordenam a divisão celular em células animais.

  • Dão origem a cílios e flagelos.

  • Não ocorrem nas células dos vegetais superiores.

  • Nas células vegetais há centrossomos, que são regiões de agregação de microtúbulos durante a divisão celular

Os Centríolos

O Citoesqueleto

  • É uma rede de filamentos protéicos.

  • Está relacionado com o movimento intracelular.

  • Participa da diferenciação, crescimento e divisão celular.

  • É formado por microtúbulos e filamentos de actina.

O Citoesqueleto na célula vegetal

As Inclusões Celulares

  • As inclusões são típicas das células vegetais, são sintetizadas pela própria célula.

  • São corpúsculos não-membranosos de tamanho, formato e composição química variada.

  • São classificadas em:

    • inclusões inorgânicas e
    • inclusões orgânicas.

As inclusões inorgânicas

  • São compostas por carbonato de cálcio ou oxalato de cálcio. Atribui-se função de depósito de lixo metabólico e defesa contra herbívoros em alguns casos. Recebem nome de acordo com a forma dos cristais:

    • ráfides - agulhas finíssimas, agrupadas em feixes com grande número delas,
    • drusas - estrela, em geral ocorrem isoladas,
    • estilóide - grande cristal alongado,
    • areias cristalinas - pequenos cristais irregulares,
    • prismas - trapezoidais,
    • cistólito - irregular, grande tamanho, ocorre isolado.

Ráfides

Drusas

Estilóide

Areias cristalinas

Cristais prismáticos

Cistólito

As inclusões orgânicas

  • São formadas geralmente por compostos orgânicos com função de reserva.

  • São denominados de acordo com a compo-sição química:

    • grãos de amido - amido
    • grãos de aleurona - proteínas
    • gotas de óleo – lipídeos
    • Conteúdo tânico - taninos

Conteúdo tânico

Grãos de amido

  • Os grãos de amido tem formato típico para cada espécie vegetal.

  • Podem estar no interior de cloroplastos de células com fotossíntese muito ativa e em grande número em células de reserva.

  • Coram-se na cor violeta em contato com iodo ou lugol. Alguns grãos, apresentam camadas concên-tricas ao microscópio ótico e um hilo. Ao micros-cópio eletrônico aparecem como corpúsculos brancos.

Grãos de amido

Grãos de amido vistos ao microscópio eletrônico de varredura

  • As características dos grãos podem ter valor taxonômico

Amido – estrutura molecular

  • Amilopectina

Grãos de aleurona

Proteínas de reserva

  • Os grãos de aleurona podem ser formados por diferentes proteínas de reserva de acordo com a planta:

    • Vicilina e leguminas em leguminosas
    • Glutelinas e gliadinas no trigo e outras gramíneas
    • Albuminas e Globulinas em diversas espécies

Gotas lipídicas

Gotas lipídicas

  • São acúmulos de triglicérides.

  • Geralmente sementes pequenas tende a ser oleoginosas, pois os lipídeos tem alto conteúdo energético (9kcal/g).

  • As reservas podem estar no endosperma ou nos cotilédones.

As principais substâncias de reserva em sementes - exemplo

  • Carboidratos Proteínas Lipídeos

A PAREDE CELULAR

  • A presença da parede celular distingue a célula vegetal das animais. Ela restringe o tamanho do protoplasto e impede a sua ruptura quando a célula esta em meio hipotônico, também fun-ciona como defesa contra patógenos.

  • Os componentes da parede são macromo-léculas que estão organizadas em fibrilas, as quais são depositadas nas camadas da parede, de acordo com o crescimento celular.

Componentes da Parede Celular

  • A celulose é o componente mais abundante das paredes. A lignina é o segundo componente em abundância na parede celular.

  • Os compostos hidrófobos são incorporados as pa-redes celulares das células dos tecidos expostos ao ambiente. As ceras são depositadas na superfície da cutícula, esta ocorre nas paredes celulares epi-dérmicas. A suberina ocorre nas paredes das célu-las do súber. Ambas as substâncias reduzem a per-da de água da planta.

A Celulose

  • É formada por moléculas de glicose, com ligações ß 1, 4. Poucos organismos tem a capacidade de hidrolisar esse tipo ligação.

  • Várias cadeias lineares de celulose organizam-se paralelamente e unem-se entre si por pontes de hidrogênio, formando as microfibrilas, estas são interligadas por uma matriz de pectina, hemiceluloses, formando as macrofibrilas.

Celulose

A síntese da celulose

  • É sintetizada por enzimas na membrana celular

  • Tem função estrutural

  • É depositada fora das células

As Hemiceluloses e Pectinas

  • As pectinas são polissacarídeos formados por derivados de glicose. O ácido péctico é um polímero de acido  galacturônico. A pectina e a protopectina apresentam metilações do terminal carboxílico do ácido  galacturônico.

  • As hemiceluloses são polímeros de glicose, com outros açúcares como ramificações da cadeia.

As Hemiceluloses e Pectinas

  • Pectinas

A parede celular e seus componentes

As Ligninas

  • São moléculas complexas, ramificadas, cujos monômeros são compostos fenólicos, interligadas de várias maneiras.

  • Conferem resistência, ocorre nas paredes das células com função de sustentação e transporte.

Ligninas

  • São formadas por monômeros de compostos fenólicos:

    • p-hidroxibenzaldeído;
    • Vanilina;
    • Siringaldeído;
    • Ácido vanílico;
    • Ácido siríngico;
    • Ácido p-coumárico;
    • Ácido ferúlico.

Lignina: o polímero

  • A lignina é o segundo composto vegetal mais abundante

  • Formam-se ligações carbono-carbono e carbono-oxigênio

  • Praticamente não há enzimas capazes de digeri-la

Cutina

  • A cutina é uma substância de natureza lipídica

  • Trata-se de um polímero de ácidos graxos hidroxilados, portanto a cutina é parcialmente hidrofílica

  • Ocorre apenas no tecido epidérmico, na face voltada para o meio exterior

Suberina

  • É um componente de parede com propriedades impermeabilizantes

  • Ocorre em poucos tecidos na planta (súber e endoderme)

Ceras

  • Depositam-se na cutícula e externamente a ela

  • Tem função impermeabilizante

As Camadas da Parede Celular

  • As espessuras das paredes varia de acordo com a função que as células desempenham na planta e idade delas. As camadas da parede são:

    • lamela média,
    • parede primária e
    • parede secundária.

Camadas da parede celular

As Camadas da Parede Celular

Formação da lamela média

  • Ocorre ao final da divisão celular com a agregação de vesículas de membranosas contendo polissacarídeos

  • O conjunto de vesícula é denominado placa celular

LAMELA MÉDIA

PAREDE PRIMÁRIA

  • É formada durante o crescimento celular,

  • É composta por:

    • polissacarídeos (celulose, hemicelulose e pectinas)
    • enzimas e glicoproteínas.
  • Pode lignificar-se à medida que a célula envelhece. Células em processo de mitose ou com metabolismo ativo apresentam só parede primária.

  • Apresenta campos de pontuação primária, que consistem em locais onde as fibras de celulose estão frouxamente organizada e nesses pontos a parede celular é atravessada por feixes citoplas-máticos que interligam células adjacentes.

A parede primária

PAREDE PRIMÁRIA

  • É característica dos tecidos pouco especializados ou com metabolismo mais ativo, tais como as regiões produtoras de células (meristemas) e o tecido fotossintetizante

PAREDE SECUNDÁRIA

  • A parede secundária deposita-se internamente à parede primária.

  • A celulose é o componente mais abundante. As substâncias pécticas estão ausentes. A matriz desta camada é formada por hemicelulose, várias cama-das de microfibrilas de celulose estão depositadas. A lignina pode estar presente.

  • As pontuações são locais onde não se deposita parede secundária.

A parede secundária

A parede secundária

  • Pode ser bastante espessa e ter várias sub- camadas

A parede secundária

  • Camadas de parede secundária deposita-se após o final da expansão celular.

  • Pode cora-se de vermelho vivo com o corante safranina, devido à presença de lignina.

Cutícula

  • É uma camada da parede celular que deposita-se na face da parede voltada para o meio exterior

  • Tem função impermeabilizante

  • É composta por cutina e ceras

Vocabulário

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