DIVERSIDADE CELULAR

ALGA CHLAMYDOMONAS E CÉLULA MUSCULAR ESTRIADA ESQUELÉTICA

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APRESENTAÇÃO DAS CÉLULAS

VÍDEO AUTORAL DO GRUPO 4

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Grande parte das algas verdes pertencem à classe Chlorophyceae. Neste grupo se encontram seres unicelulares flagelados, e estes são definidos como os membros menos complexos de sua classe. Em meados do século XIX, o gênero Chlamydomonas foi descrito pela primeira vez pelo cientista alemão Christian Gottfried Ehrenberg ao observar um organismo envolto por um manto(do grego, chlamys) e solitário(do grego, monas), e atualmente abrange espécies de algas unicelulares que normalmente possuem uma forma oval, uma parede celular, um pirenóide, dois flagelos usados para a locomoção e apenas um cloroplasto responsável pela fotossíntese. A presença de clorofila atribui à Chlamydomonas a coloração verde, e suas colônias podem ser tão numerosas que matizam a água clara de verde. Mesmo sendo um ser unicelular, a alga Chlamydomonas exibe estruturas muito complexas que a capacitam para exercer todos os processos básicos da vida. Mais de 500 espécies distintas de Chlamydomonas foram relatadas, mas grande parte dos cientistas trabalham com apenas algumas destas espécies. A Chlamydomonas reinhardtii é a espécie que mais foi usada nos laboratórios pelos cientistas.

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1) FLAGELO: A alga chlamydomonas apresenta dois flagelos que desempenham o papel motilidade.

2) VACÚOLO CONTRÁTIL: A célula apresenta dois vacúolos contráteis que coletam e excretam o excesso de água que entra na célula para manter o equilíbrio de água dentro da célula em um processo chamado osmorregulação.

3) RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO: Existem dois tipos de retículo endoplasmático: liso e rugoso. O liso sintetiza lipídios e o rugoso proteínas. Estes retículos são semelhantes aos encontrados em uma planta eucariótica.

4) APICAL PAPILLA: Estrutura localizada na região de onde surgem os flagelos.

5) GRÂNULOS BASAIS OU BLEFAROPLASTOS: Existem dois, ambos unidos. Os flagelos surgem daqui.

6) NÚCLEO: É a região onde ocorre o controle de todas as atividades da célula chlamydomonas, onde também se encontram os cromossomos e um nucléolo. Este núcleo tem formato circular e é envolto pelo único cloroplasto desta célula.

7) COMPLEXO DE GOLGI: A célula pode conter vários complexos golgienses dependendo da sua necessidade. O complexo da célula Chlamydomonas é semelhante ao complexo de uma planta eucariótica, dessa maneira, sua principal função é o transporte de proteínas e lipídios através de vesículas que brotam de sua membrana. O complexo golgiense se encontra localizado ao redor do núcleo.

8) MITOCÔNDRIA: Existem múltiplas mitocôndrias dentro da célula Chlamydomonas. Esta é semelhante à mitocôndria de uma planta eucariótica, portanto, são envolvidas no processo de respiração celular para produção de ATP.

9) CLOROPLASTO: Aqui ocorre a produção de alimento a partir da fotossíntese, sendo o único cloroplasto da célula. Esta organela ocupa a maior parte da célula e se expõe em forma de "U", mas há uma variedade de formas em outras espécies de Chlamydomonas.

10) ESTIGMA OU MANCHA OCELAR: É uma organela de fototaxia localizada na parte lateral da alga. É constituída por duas ou mais camadas de grânulos repletos de elétrons e pigmentos carotenóides que expressam a cor vermelha a este estigma. Ao captar a intensidade da luz no ambiente, promove o auxílio na locomoção da célula, pois a visão propiciada por essa organela visa fornecer informações sobre o brilho da luz e consequentemente guiar a célula(que se locomove por flagelos) até um ponto ideal de intensidade luminosa.

11) PIRENOIDE: É constituído por proteínas e possui um formato redondo, sendo responsável pela fixação de CO2 ao meio.

12) PAREDE CELULAR: É uma parede glicoproteica fina, sendo esta sem celulose.

13) MEMBRANA CELULAR: Composta por uma bicamada fosfolipídica, onde se encontram proteínas inseridas.

14) GRÃOS DE AMIDO: Estes se apresentam circundados ao pirenoide e servem para estocar material energético de reserva.

VOCABULÁRIO:

FOTOTAXIA: Movimento de atração e repulsão das células livres e microrganismos, em que a luz é o fator diretivo.

MOTILIDADE: Capacidade ou facilidade de se mover. É um sinônimo de mobilidade.

POLISSACARÍDEOS: São carboidratos formados a partir da polimerização de vários outros açúcares menores.

PLANTAS SUPERIORES: Plantas que possuem vasos condutores de seiva.

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Cloroplasto (Cp); Pirenóide (Py); Tilacóides (Th); Núcleo (Nc) Nucléolo (Ncl); Vacúolos contráteis (Va); Mitocôndria (Mt); corpo lipídico (Li).

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A Chlamydomonas nada pela batida em sincronia de seus dois flagelos, estes semelhantes aos encontrados em vários outros grupos de eucariotos, incluindo os mamíferos. O movimento realizado pelos flagelos puxa a célula para a frente de forma análoga ao nado de peito.

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Para realizar a fototaxia, a célula deve captar a intensidade e o local da fonte de energia luminosa. A alga Chlamydomonas possui um “olho mágico” chamado estigma que é localizado na parte lateral da célula e desempenha o papel de dar informações sobre a luminosidade para a célula. Como o estigma é localizado em apenas um dos dois lados da célula, esta percebe a luz em apenas um lado. Para distinguir a direção em que se encontra a fonte de luz, a alga Chlamydomonas realiza um movimento de giro enquanto nada. Isso só é possível graças a um pequeno deslocamento na posição de seus dois flagelos. Para este movimento ficar mais elucidado, imagine que você é uma célula Chlamydomonas: No seu quadril direito está localizado seu estigma e seus braços são seus flagelos. Nesse instante, enquanto você bate os braços em um padrão de nado de peito, imagine ser impulsionado em direção ao teto de sua casa, além disso, mova o ombro direito ligeiramente para a frente e o esquerdo para trás e continue batendo os braços. Com essas instruções, agora você sobe em um movimento espiral. A alga Chlamydomonas não busca um ponto forte e nem fraco de energia luminosa, portanto busca um ponto ideal de energia luminosa. Em resposta a isso e de forma análoga ao nosso corpo, haverá um movimento em que se a energia luminosa for muito intensa, seu braço esquerdo vai passar a bater com menos efetividade do que o braço direito, gerando um movimento em espiral que se distancie da luz intensa. Uma luz de pouca intensidade terá o efeito contrário em seus dois braços.

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Devido ao alto teor de carboidratos produzidos, as microalgas Chlamydomonas têm se mostrado fontes promissoras para a produção de bioetanol. Estas microalgas se caracterizam por possuir características que as tornam excelentes para produção de bioetanol, como a capacidade de elevar a taxa de crescimento e o conteúdo de carboidratos por via da engenharia genética e bioquímica. Além de ter potencial para dar um ganho na produtividade, elas oferecem uma produção mais limpa e sustentável. Estes organismos fotossintéticos dispõem de polissacarídeos diferentes, e alguns destes polissacarídeos são hidrolisados ​​por meio de processos enzimáticos e/ou químicos para a produção de monossacarídeos, e a partir disso são fermentados para produzir bioetanol. O rendimento do bioetanol pode variar, pois as estratégias de hidrólise e processos de fermentação usados podem ser diferentes.

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O cloroplasto da célula Chlamydomonas apresenta o pigmento clorofila, portanto lhe atribuindo a cor verde. É neste único cloroplasto que a fotossíntese vai ocorrer. Neste processo, o cloroplasto utiliza CO2 (dióxido de carbono) e H2O (água). Dessa forma, a fotossíntese provoca o sequestro do carbono da atmosfera, processo do qual favorece um ambiente propício à vida no planeta terra. Durante o processo fotossintético há a liberação de O2 (oxigênio) para o ar que respiramos, este oxigênio tem origem na quebra da molécula de água. A elevada liberação de CO2 provocada pelos humanos para a atmosfera é maior do que os seres que realizam a fotossíntese podem consumir. O aumento de CO2 afeta a vida de todos os seres vivos, inclusive os seres humanos, pois provoca o aumento da temperatura no planeta.

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A alga Chlamydomonas possui uma história evolutiva única, e grande parte do interesse dos cientistas sobre essa microalga se deve a este fato. Aproximadamente 700 milhões de anos dividem as linhagens clorófita (Algas verdes, incluindo Chlamydomonas) e estreptófitas (Algas verdes não clorófitas e plantas terrestres), contudo, o mecanismo fotossintético e componentes auxiliares se encontram significativamente semelhantes. Além de que, fornecer o acetato como uma fonte fixa de carbono supera integralmente a necessidade de realizar fotossíntese, de modo que cepas com mutações em genes relativos à fotossíntese possam concluir seu ciclo de vida. Isso, portanto, fornece uma relação de vantagem sobre os conjuntos de plantas terrestres.

Tanto plantas, como animais divergiram da divisão entre as linhagens clorófitas e estreptófitas, porém, os animais e as Chlamydomonas preservaram muitos aspectos que mais tarde desapareceram nas plantas terrestres. Em específico, os cílios das Chlamydomonas são bastante similares aos dos mamíferos, fazendo desta alga um envolvente sistema para estudar doenças ciliares. Os flagelos são rapidamente extraídos a partir de estímulos químicos ou mecânicos, isto acontece para preservar a célula de agentes tóxicos. Além da excisão de seus flagelos, a microalga chlamydomonas reabsorve seus flagelos ao longo da mitose, reutilizando os microtúbulos que os compõem para organizar as fibras do fuso mitótico. A regeneração flagelar, que ocorre em ambos os casos, se inicia rapidamente e se completa em até duas horas.

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O fenômeno que matiza a neve de vermelho é causado pela alga Chlamydomonas nivalis. Esta alga apresenta características de sobrevivência peculiares, como resistência ao frio extremo do inverno, falta de nutrientes e luz. A alga possui clorofila, a qual atribui a cor verde aos organismos fotossintetizantes, porém esta também apresenta um pigmento vermelho do tipo carotenóide(como exemplo o tomate) que a confere a cor característica avermelhada, como também as protege da forte radiação ultravioleta. A proliferação desta alga só acontece em regiões polares e em altas montanhas.

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Como o próprio nome sugere, ela está presa aos ossos. São células longas e multinucleadas (ou seja, têm muitos núcleos), possui cromatina clara e são elípticos , tendo uma forma que lembra um charuto. Na periferia, próximo ao sarcolema (membrana plasmática das células), estão os núcleos desta célula.

Esta célula é alongada, cilíndrica, apresenta estriações transversais no citoplasma, comprimento variável e diâmetro compreendido entre 10 e l00 μm.

O citoplasta da célula é caracterizado pela presença de miofibrilas de 0,2 a 2 μm de diâmetro, composta por feixes de filamentos finos (actina) e espessos (miosina). A alternância entre a faixa clara com a faixa escura forma as estriações da célula.

No tecido muscular ocorre contrações que são realizadas pelo nosso comando, essas contrações são rápidas e vigorosas, e para que isso ocorra, há um encurtamento nos sarcômeros. Para que aconteça a contração muscular, e esta seja convertida em movimentos, os músculos estriados têm por necessidade estarem presos aos nossos ossos. Como exemplo temos o bíceps e o tríceps (imagem 1.9).

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1) Mitocôndria : Do mesmo modo que nas outras células, na fibra muscular a mitocôndria é responsável pela produção de energia [ ATP].

2) Retículo Sarcoplasmático : É delimitado por membrana, então é uma organela e são os locais de armazenamento do cálcio das fibras em repouso. Nome que dá ao Retículo Endoplasmático Liso das fibras musculares.

3) Núcleo : A fibra muscular possui mais de um núcleo, são plurinucleares, que se localizam na parte periférica da célula. A fibra muscular é uma célula diplóide, 2n, ou seja, possui 46 cromossomos. Elas não sofrem divisão celular, mesmo quando são lesionadas ou sofrem apoptose. As fibras musculares, em sua maioria, são formadas/originadas no desenvolvimento embrionário.

4) Túbulo T: É responsável pela propagação do potencial de ação que provoca a contração muscular para o interior das fibras musculares, atingindo assim todas as organelas contráteis dos músculos.

5) Sarcolema: Uma fina camada de tecido conjuntivo, que envolve a fibra muscular, o sarcolema capta e dissemina os impulsos nervosos que chegam do sistema nervoso até a fibra muscular. O sarcolema seria a membrana plasmática da célula.

6) Miofibrila: Formado por dois tipos de filamentos principais: actina e miosina. Tem função de realizar movimentos na célula, principalmente a contração celular, levando a contração do músculo.

7) Filamento grosso: São os filamentos de miosinas.

Filamento fino: São os filamentos de actina.

Os filamentos formam estriações, que fazem a alternância entre uma faixa clara e uma escura. A faixa escura é denominada de banda A e apresenta filamentos contráteis finos (actina) e espessos (miosina). È por causa dessa alternância que fazemos contração muscular, de forma voluntária, ocorrendo de acordo com nossa vontade.

8) Sarcoplasma: Nome que se dá ao citoplasma das células musculares.

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A principal função da fibra muscular esquelética é a contração muscular. As fibras musculares são compostas de muitas miofibrilas, que por sua vez, contêm unidades chamadas de sarcômeros. Os sarcômeros correm lado a lado ao longo de toda a miofibrila.

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Cada sarcômero consiste de filamentos de proteínas finas e grossas, que dão ao músculo esquelético a aparência estriada. O músculo contrai quando esses filamentos “deslizam” uns sobre os outros. Os filamentos grossos são formados pela proteína miosina, os quais são presos no centro do sarcômero, denominado de Linha M, e os filamentos finos são formados pela proteína actina, os quais são presos a Linha Z na extremidade do sarcômero.