Aula 002 - 1P - Biologia Celular e Molecular

Data: 14/08/2024

Hora: 18:55

Local: Sala 201

Microscopia

A importância da microscopia: Ela permite que o ser humano enxergue estruturas que não são possíveis a olho nu.

Resolução do Olho x Microscópios

• Olho humano: ~0,2 mm (200 micrômetros)
• Microscópio óptico: ~0,2 µm (200 nanômetros)
• Microscópio eletrônico: ~0,2 nm (0,2 nanômetros)

Tipos de Microscopia:

1. Óptica:
   1. Luz
   2. Fluorescência
2. Eletrônica
   1. Eletrônica de Transmissão
   2. Eletrônica de Varredura

Luz

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Formação da Imagem

Luz -----> Objeto ---> Lente Objetiva -----> Ocular ----> Eixo óptico ----> olhos

A imagem é ampliada multiplicando a ampliação da lente objetivo x lente ocular.

1. Condições necessárias:
   • Material Fino: A amostra deve ser cortada em seções extremamente finas para permitir a passagem da luz.
   • Coloração: Como as células são naturalmente incolores, é necessário o uso de corantes para destacar estruturas celulares específicas. Isso facilita a visualização no microscópio.
   • Índice de Refração: A amostra deve ter um índice de refração diferente do vidro da lâmina, permitindo melhor contraste e nitidez da imagem.
2. Microtomia:
   • A microtomia é o processo de cortar o material em fatias finas usando um instrumento chamado micrótomo. Isso é essencial para preparar amostras adequadas para o microscópio de luz.
3. Citoquímica:
   • Citoquímica é o estudo da composição química das células utilizando técnicas de coloração específicas. Um exemplo é a Reação de Feulgen, que é um método citoquímico para a detecção de DNA. Nesse processo, o DNA é corado com fucsina, um corante que se liga especificamente ao DNA desoxirribose após hidrólise ácida.

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Fluorescência

O microscópio de fluorescência utiliza luz de alta energia, como luz ultravioleta (UV), luz azul ou luz verde, para excitar moléculas chamadas fluoróforos. Cada fluoróforo responde a um comprimento de onda específico de luz, que o faz brilhar em uma cor diferente.

Como funciona

1. A amostra é iluminada com uma luz de comprimento de onda específico (UV, azul, ou verde, por exemplo).
2. Essa luz excita os fluoróforos, que emitem luz de um comprimento de onda maior (geralmente visível, como verde ou vermelho).
3. O microscópio capta essa luz emitida, permitindo visualizar as estruturas celulares com alta clareza.

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Eletrônica

• Um feixe de elétrons atravessa a amostra ou varre sua superfície, dependendo do tipo de microscopia (TEM ou SEM). A interação dos elétrons com a amostra gera a imagem.
• Utiliza cortes extremamente finos, feitos com um ultramicrótomo, especialmente na microscopia eletrônica de transmissão (TEM), com espessuras inferiores a 100 nanômetros.
• A coloração da amostra é feita com metais pesados, como ouro, ósmio ou chumbo, que aumentam o contraste ao dispersarem os elétrons.
• Não utiliza vidros como suporte, pois o vidro impede a passagem dos elétrons. Em vez disso, são usados suportes de metal ou carbono.
• As imagens geradas são em preto e branco, com variações de tons de cinza, pois o que se detecta é a densidade de elétrons. Qualquer cor nas imagens é adicionada posteriormente por processamento digital.

Transmissão (TEM):

• Gera imagens em 2D de alta resolução, mostrando detalhes internos da amostra, como células e organelas. As amostras devem ser cortadas em seções ultrafinas para permitir a passagem do feixe de elétrons.

Varredura (SEM):

• Produz imagens tridimensionais (3D) da superfície da amostra, mostrando a topografia em detalhes. O feixe de elétrons "varre" a superfície da amostra, criando a ilusão de profundidade.

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Membrana Plasmática

• São estruturas que delimitam as células e mantém as diferenças essenciais entre citosol e meio extracelular. #citosol
• Delimita a célula, mas não envolve organelas. Quem envolve as organelas são as membranas internas, como as do retículo endoplasmático e das mitocôndrias;
• Todas são compostas por uma bicamada lipídica. Não existe membrana que exista sem lipídeos.
• Capacidade de movimento e expansão.
• Permite a troca de materiais.
• Troca de sinais (sinalização)

As células procarióticas têm apenas uma membrana plasmática. As eucarióticas têm várias membranas internas além da plasmática.

Estrutura de Membranas

1. Modelo de Sanduíche - Dawson e Danielli (1935)
2. Modelo do Mosaico Fluido - Singer e Nicholson (1972).
   • A membrana plasmática é formada por uma bicamada lipídica, com proteínas inseridas ou associadas a essa bicamada.
   • As regiões mais externas da bicamada são hidrofílicas (polos hidrofílicos) e interagem com a água.
   • A região central da membrana é hidrofóbica, formada pelas caudas de ácidos graxos dos lipídios, criando uma barreira à passagem de substâncias polares.

Membrana Biológica: Bicamada lipídica (ou fosfolipídica) com várias proteínas inseridas nessa bicamada.

Moléculas anfipáticas → Possuem uma parte polar (hidrofílica), que se dissolve em água, e uma parte apolar (hidrofóbica), que se dissolve em gorduras ou óleos. Elas ajudam a misturar substâncias que não se misturam naturalmente, como água e óleo. Um bom exemplo é o detergente, que usa essa propriedade para remover gordura na água.

Os 3 tipos de Lipídeos de Membrana

1. Fosfolipídios: Considerada a mais importante
2. Esteróis (Colesterol): Quanto maior colesterol, mais rígida é a membrana.
3. Glicolipídios

Proteínas de Membrana

1. Integrais ou intrínsecas
2. Periféricas ou extrínsecas

Suas funções são:

• Transportadores e Canais
• Âncoras
• Receptores (sinalização)
• Enzimas (função enzimática).

A única função dos lipídeos na membrana é delimitar. Todas as demais funções são realizadas pelas proteínas, tanto integrais quanto periféricas.

Propriedades das Membranas

Fluidez

A fluidez varia conforme a composição dos lipídios da membrana.

• Cadeias de hidrocarbonetos saturadas: Quanto mais saturadas (sem duplas ligações), menor a fluidez, pois as cadeias ficam mais compactas.
• Cadeias de hidrocarbonetos insaturadas: Quanto mais insaturadas (com duplas ligações), maior a fluidez, pois as duplas ligações criam dobras que impedem o empacotamento apertado dos lipídios.

O colesterol regula a fluidez da membrana. Em temperaturas mais altas, ele reduz a fluidez ao restringir o movimento das cadeias lipídicas. Em temperaturas mais baixas, ele impede o empacotamento excessivo dos lipídios, aumentando a fluidez.

Assimetria

A membrana é assimétrica, com diferentes tipos de lipídios e proteínas distribuídos entre as faces interna e externa. Isso contribui para a funcionalidade e a especificidade de interação da membrana com o ambiente.

Elasticidade

A membrana é flexível e pode se deformar para permitir a movimentação celular e a formação de vesículas, como na endocitose e exocitose.

Capacidade de Regeneração

A membrana possui uma capacidade de auto-regeneração, reparando pequenas rupturas através do rearranjo de seus lipídios e proteínas.

Resistência Elétrica

A bicamada lipídica atua como um isolante elétrico, impedindo a passagem de íons e elétrons diretamente através da membrana, devido ao caráter apolar dos lipídios. Entretanto, elétrons e íons podem atravessar a membrana via proteínas especializadas, como canais iônicos ou transportadores, que facilitam essa passagem.

1. Tamanho

• Moléculas pequenas (como O₂ e CO₂) passam facilmente através da bicamada lipídica, pois podem se difundir por entre os lipídios.
• Moléculas grandes (como proteínas e polissacarídeos) não conseguem atravessar a bicamada lipídica de forma simples e necessitam de transportadores ou canais específicos.

2. Polaridade

• Moléculas apolares (hidrofóbicas), como lipídios e gases, podem atravessar a bicamada lipídica com facilidade, pois interagem bem com o ambiente apolar das caudas de ácidos graxos da membrana.
• Moléculas polares (hidrofílicas), como água e glicose, enfrentam dificuldade ao passar diretamente pela bicamada lipídica, mas podem atravessar por meio de canais específicos (ex.: aquaporinas para água) ou transportadores.

3. Carga

• Íons carregados (como Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cl⁻) não podem atravessar a bicamada lipídica diretamente devido à natureza apolar dos lipídios, que repelem substâncias carregadas. Para esses, há necessidade de canais iônicos ou transportadores, que criam uma via apropriada para a passagem dos íons.
• Moléculas não carregadas podem atravessar a membrana com mais facilidade, desde que sejam pequenas e apolares.