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BIOLOGIA HUMANA

CURSOS DE GRADUAÇÃO – EAD Biologia Humana — Prof.ª Dra. Camila Tavares Valadares da Silva

Olá! Meu nome é Camila Tavares Valadares da Silva. Sou Fisioterapeuta graduada pela Universidade de Ribeirão Preto (UNAERP). Mestre e Doutora em Ciências (área de concentração: Psicobiologia) pela Universidade de São Paulo (USP) campus de Ribeirão Preto. Em minha dissertação de mestrado, investiguei os efeitos da Desnutrição Protéica em estágios precoces da vida sobre a memória e aprendizagem em ratos. A minha tese de doutorado foi em cima do mesmo assunto, porém, a desnutrição ocorreu em outra fase da vida e foram analisados outros parâmetros de comportamentos e neurológicos. Já atuei como docente na Universidade de Uberaba (UNIUBE) nos cursos de Fisioterapia e também na Universidade Paulista (UNIP) campus de Araraquara nos cursos de Enfermagem e Farmácia Bioquímica. No Centro Universitário Claretiano, sou professora nas áreas de Anatomia e Neuroanatomia no curso de Fisioterapia, Biologia Humana, Anatomia Humana Geral e Fisiologia Humana Geral e Aplicada no curso de Licenciatura em Educação Física e Fundamentos Biológicos no curso de Bacharelado em Educação Física. Sou uma apaixonada pelo corpo humano e será um imenso prazer participar da construção de seu conhecimento e sua formação profissional. e-mail: [email protected]

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Camila Tavares Valadares da Silva

BIOLOGIA HUMANA Caderno de Referência de Conteúdo

Batatais Claretiano 2013

© Ação Educacional Clare ana, 2011 – Batatais (SP) Versão: dez./2013

574 S578b Silva, Camila Tavares Valadares da Biologia humana / Camila Tavares Valadares da Silva – Batatais, SP : Claretiano, 2013. 136 p. ISBN: 978-85-67425-25-2 1. Níveis de organização dos seres vivos. Organização da célula eucariótica. 2. Membranas celular: estrutura e função. 3. Transporte entre membranas: difusão, difusão facilitada, bomba de Na+ e K+. 4. Organelas celulares: estrutura e função. Mitocôndrias e a produção de energia na célula: aspectos gerais dos processos anaeróbios e aeróbios e a fisiologia celular. 5. Síntese de Proteínas. 6. Síntese de Lipídeos. 7. Tecidos: definição e classificação: aspectos gerais. 8. Tecido Epitelial. 9. Tecido Conjuntivo. 10. Tecido Ósseo. 11. Tecido muscular. 12. Tecido Nervoso. I. Biologia humana. CDD 574 Corpo Técnico Editorial do Material Didático Mediacional Coordenador de Material DidáƟco Mediacional: J. Alves Preparação Aline de Fátima Guedes Camila Maria Nardi Matos Carolina de Andrade Baviera Cá a Aparecida Ribeiro Dandara Louise Vieira Matavelli Elaine Aparecida de Lima Moraes Josiane Marchiori Mar ns Lidiane Maria Magalini Luciana A. Mani Adami Luciana dos Santos Sançana de Melo Luis Henrique de Souza Patrícia Alves Veronez Montera Rita Cristina Bartolomeu Rosemeire Cristina Astolphi Buzzelli Simone Rodrigues de Oliveira Bibliotecária Ana Carolina Guimarães – CRB7: 64/11

Revisão Cecília Beatriz Alves Teixeira Felipe Aleixo Filipi Andrade de Deus Silveira Paulo Roberto F. M. Sposati Ortiz Rodrigo Ferreira Daverni Sônia Galindo Melo Talita Cristina Bartolomeu Vanessa Vergani Machado Projeto gráfico, diagramação e capa Eduardo de Oliveira Azevedo Joice Cristina Micai Lúcia Maria de Sousa Ferrão Luis Antônio Guimarães Toloi Raphael Fantacini de Oliveira Tamires Botta Murakami de Souza Wagner Segato dos Santos

Todos os direitos reservados. É proibida a reprodução, a transmissão total ou parcial por qualquer forma e/ou qualquer meio (eletrônico ou mecânico, incluindo fotocópia, gravação e distribuição na web), ou o arquivamento em qualquer sistema de banco de dados sem a permissão por escrito do autor e da Ação Educacional Claretiana. Claretiano - Centro Universitário Rua Dom Bosco, 466 - Bairro: Castelo – Batatais SP – CEP 14.300-000 [email protected] Fone: (16) 3660-1777 – Fax: (16) 3660-1780 – 0800 941 0006 www.claretianobt.com.br

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SUMÁRIO CADERNO DE REFERÊNCIA DE CONTEÚDO 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................... 7 2 ORIENTAÇÕES PARA ESTUDO .......................................................................... 10

UNIDADE 1 INTRODUÇÃO À BIOLOGIA CELULAR 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

OBJETIVOS ........................................................................................................ 33 CONTEÚDOS ..................................................................................................... 33 ORIENTAÇÕES PARA O ESTUDO DA UNIDADE .............................................. 34 INTRODUÇÃO À UNIDADE ............................................................................... 34 BREVE HISTÓRICO SOBRE A DESCOBERTA DAS CÉLULAS ............................. 35 AS CÉLULAS: PROPRIEDADES BÁSICAS E ORGANIZAÇÃO ESTRUTURAL ..... 38 AS CÉLULAS PROCARIÓTICAS E EUCARIÓTICAS ............................................ 41 QUESTÕES AUTOAVALIATIVAS ........................................................................ 44 CONSIDERAÇÕES .............................................................................................. 44 E REFERÊNCIAS ................................................................................................ 45 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................... 45

UNIDADE 2 COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA CÉLULA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

OBJETIVOS ........................................................................................................ 47 CONTEÚDOS ..................................................................................................... 47 ORIENTAÇÕES PARA O ESTUDO DA UNIDADE .............................................. 48 INTRODUÇÃO À UNIDADE ............................................................................... 48 ÁGUA ................................................................................................................. 49 CARBOIDRATOS ................................................................................................ 51 LIPÍDIOS ............................................................................................................ 56 PROTEÍNAS ....................................................................................................... 60 ÁCIDOS NUCLEICOS ......................................................................................... 64 QUESTÕES AUTOAVALIATIVAS ........................................................................ 68 CONSIDERAÇÕES .............................................................................................. 68 E REFERÊNCIAS ................................................................................................ 69 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................... 70

UNIDADE 3 MORFOLOGIA CELULAR 1 2 3 4 5 6

OBJETIVOS ........................................................................................................ 71 CONTEÚDOS ..................................................................................................... 71 ORIENTAÇÕES PARA O ESTUDO DA UNIDADE .............................................. 71 INTRODUÇÃO À UNIDADE ............................................................................... 72 MEMBRANA PLASMÁTICA ............................................................................... 73 SISTEMAS DE ENDOMEMBRANAS CITOPLASMÁTICAS ................................. 81

7 8 9 10 11 12 13

MITOCÔNDRIO ................................................................................................ 86 O NÚCLEO DA CÉLULA EUCARIÓTICA ............................................................. 89 CICLO CELULAR E MEIOSE ............................................................................... 93 QUESTÕES AUTOAVALIATIVAS ....................................................................... 97 CONSIDERAÇÕES ............................................................................................. 98 E REFERÊNCIAS ................................................................................................ 99 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................... 100

UNIDADE 4 FUNDAMENTOS DE HISTOLOGIA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

OBJETIVOS ........................................................................................................ 101 CONTEÚDOS ..................................................................................................... 101 ORIENTAÇÕES PARA O ESTUDO DA UNIDADE .............................................. 101 INTRODUÇÃO À UNIDADE ............................................................................... 102 HISTOLOGIA ...................................................................................................... 103 TECIDO EPITELIAL............................................................................................. 104 TECIDO CONJUNTIVO ...................................................................................... 111 TECIDO MUSCULAR .......................................................................................... 122 TECIDO NERVOSO ............................................................................................ 128 QUESTÕES AUTOAVALIATIVAS ........................................................................ 134 CONSIDERAÇÕES ............................................................................................. 134 E REFERÊNCIAS ................................................................................................ 136 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................... 136

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CRC Ementa ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– Níveis de organização dos seres vivos. Organização da célula eucariótica. Membranas celulares: estrutura e função. Transporte entre membranas: difusão, difusão facilitada. Bomba de Na+ e K+. Organelas celulares: estrutura e função. Mitocôndrias e a produção de energia na célula: aspectos gerais dos processos anaeróbios e aeróbios e a fisiologia celular. Síntese de Proteínas. Síntese de Lipídeos. Tecidos: definição, classificação e aspectos gerais. Tecido Epitelial. Tecido Conjuntivo. Tecido Ósseo. Tecido Muscular. Tecido Nervoso.

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1. INTRODUÇÃO Seja bem-vindo! Neste Caderno de Referência de Conteúdo, você encontrará as unidades básicas que o ajudarão a compreender a importância dos conhecimentos básicos da biologia humana celular e tecidual como pré-requisito para outras disciplinas e para a formação de um profissional voltado à promoção e à manutenção da saúde, tanto na nossa sociedade de uma maneira geral como no contexto

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escolar de forma mais específica, dando subsídios para o planejamento e implementação de programas de treinamento esportivo apropriados. A Biologia Humana faz parte do conteúdo básico de todos os cursos voltados para a área biológica e da saúde, incluindo os profissionais da Educação Física, uma vez que o objeto de estudo é o corpo humano, constituído basicamente de células, que se agrupam para formarem tecidos, depois órgãos e assim sucessivamente até a formação do organismo humano. Vamos juntos conhecer a estrutura geradora e mantenedora da vida, a célula, assim como seus componentes estruturais e químicos. Estudaremos, também, os principais tipos de tecidos humanos e suas funções. O estudo de Biologia Humana em um curso de Graduação, num primeiro momento, pode não parecer importante; no entanto, ela adquire uma enorme responsabilidade, na medida em que estará preparando o aluno para as discussões em outras disciplinas, tais como Anatomia Humana Geral e Fisiologia Humana Geral. Este caderno fornecerá o suporte básico para que você possa ter uma visão crítica dos mecanismos biológicos. Compreender inicialmente a importância desse conhecimento parece uma tarefa difícil, porém, é fundamental para a formação de um professor de Educação Física diferenciado, com interesse em ter uma formação completa e, assim, poder cuidar apropriadamente de seus futuros alunos. Vamos juntos fazer esta viagem ao corpo humano e conhecer estruturas tão pequenas, mas fundamentais para a sobrevivência dos seres vivos. A Educação a Distância exigirá de você uma nova forma de estudo, uma vez que você é o protagonista de sua aprendizagem. Contudo, você não estará sozinho, tendo todo o suporte necessário para construção do seu conhecimento. Este será um desafio que enfrentaremos juntos, e, com sua dedicação, o crescimento profissional e pessoal acontecerá naturalmente.

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Não se esqueça de que você deverá participar e interagir constantemente com seus professores (tutores), com seus colegas de curso, assim como fazer a leitura não só deste material, como também das bibliografias indicadas. O conteúdo deste material está organizado didaticamente em quatro unidades. Na Unidade 1, será feita uma introdução ao estudo da biologia celular. Você tomará o conhecimento da origem celular, dos seres vivos unicelulares e multicelulares, da interdependência entre as células dos organismos multicelulares e dos tipos básicos celulares (eucariontes e procariontes). Seguindo nossa jornada, na Unidade 2, serão abordados os principais componentes químicos celulares, isto é, as biomoléculas construtoras das células e sua importância para sobrevivência e perpetuação dos seres vivos. A Unidade 3 estará focada na morfologia celular, descrevendo os compartimentos celulares e suas funções, com o objetivo da compreensão da estrutura e do funcionamento celular. Finalmente, a Unidade 4 tratará da Histologia, isto é, o estudo da organização dos tecidos. O aluno tomará conhecimento sobre os principais tecidos do corpo humano, sua estrutura e função, dando base para a compreensão de diversos mecanismos fisiológicos, como, por exemplo, a reconstituição de uma fratura, uma lesão muscular etc. A proposta deste Caderno de Referência de Conteúdo é despertar para a compreensão dos princípios básicos da constituição da vida humana, como a estrutura e a função das células e dos tecidos, assim como a importância desses elementos fundamentais no desenvolvimento da prática esportiva. O convite está feito; agora, só depende de você. O êxito de sua aprendizagem dependerá principalmente de seu empenho em cumprir as atividades propostas e interagir de maneira apropriada Claretiano - Centro Universitário

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com seu tutor e colegas de turma. Portanto, venha adquirir os conhecimentos básicos capazes de beneficiar e potencializar sua atuação como professor de Educação Física. Após essa introdução aos conceitos principais apresentaremos, a seguir, no Tópico Orientações para o estudo, algumas orientações de caráter motivacional, dicas e estratégias de aprendizagem que poderão facilitar o seu estudo.

2. ORIENTAÇÕES PARA ESTUDO Abordagem Geral Aqui, você entrará em contato com os assuntos principais deste conteúdo de forma breve e geral e terá a oportunidade de aprofundar essas questões no estudo de cada unidade. No entanto, essa Abordagem Geral visa fornecer-lhe o conhecimento básico necessário a partir do qual você possa construir um referencial teórico com base sólida – científica e cultural – para que, no futuro exercício de sua profissão, você a exerça com competência cognitiva, ética e responsabilidade social. Para apresentarmos uma síntese deste caderno, dividimos este estudo em três partes. A primeira delas trata da visão geral da biologia humana, iniciando com a descoberta do microscópio e das células e sua importância para as ciências da saúde. Além disso, veremos os tipos básicos de células e suas constituições. A segunda parte de conteúdos apresenta alguns conceitos sobre citologia, fazendo uma breve análise da composição química e da morfologia de uma célula humana. Além desses conceitos, verificaremos a importância deste estudo para os profissionais da Educação Física. Na terceira e última parte, estudaremos a Histologia, que é o estudo dos tecidos que compõem o organismo humano. Faremos a conceituação de cada tipo tecidual, sua constituição, organização

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e função, sempre fazendo uma análise crítica sobre a importância deste conhecimento para a formação de um profissional diferenciado e comprometido com seu trabalho, que é a promoção e a manutenção da saúde. Começaremos conhecendo um pouco sobre a descoberta do microscópio e das células, fazendo a seguinte pergunta: qual foi a importância da descoberta do microscópio e das células para o avanço da ciência? Desde crianças, temos a curiosidade de saber como somos formados, porque ficamos doentes, como crescemos. Todas essas perguntas podem ser respondidas hoje graças aos cientistas, que há séculos tentam descobrir a origem da vida. No entanto, há séculos atrás algumas respostas eram impossíveis de ser dadas devido ao tamanho reduzido das células, que não podiam ser visualizadas a olho nu. Assim, perceberam a necessidade de desenvolver um instrumento que possibilitasse essa visualização. Somente no século 17 surgiu o primeiro microscópio, o qual era muito diferente do que temos hoje. Na verdade, era um conjunto de lentes acopladas em um tubo, semelhante a uma lupa. Não se sabe com exatidão quem foi o inventor do microscópio, mas, em 1665, o inglês Robert Hooke observou nesse aparelho cortes feitos em rolhas e relatou a existências de pequenas cavidades vazias, denominadas por ele de "cel”, palavra inglesa que significa "cela” ou "cavidade", originando, assim, o termo "célula”, diminutivo de "cela”. A descoberta da célula, portanto, é atribuída a Robert Hooke. A partir daí, as pesquisas não pararam mais e, no início do século 19, foi formulada a Teoria Celular, na qual se afirmava que todos os seres vivos são constituídos de uma ou mais células que, portanto, são as unidades funcionais e estruturais fundamentais da vida. Todas essas descobertas foram de grande importância para a descoberta de doenças, podendo, assim, interferir no seu curso e até mesmo proporcionar sua cura ou prever seu desenvolvimento. Nesse sentido, perguntamos: será que isso é importante Claretiano - Centro Universitário

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para o profissional da Educação Física? Uma vez que esses profissionais estão incluídos nas ciências da saúde, tudo que envolve a manutenção ou o estabelecimento da saúde é importante. Depois desses breves relatos, podemos iniciar nosso estudo da biologia celular. Mas, antes, queremos fazer outra pergunta: você seria capaz, neste momento, de dizer o que é uma célula? Bem, a resposta é simples: célula é a unidade estrutural e funcional fundamental dos seres vivos. Portanto, todos os organismos vivos são compostos por células, de acordo com a Teoria Celular. A célula pode ocorrer isoladamente, como acontece nos seres unicelulares (bactérias), ou se agrupar com outras células de mesma função e formar os tecidos nos seres pluricelulares(seres humanos). O organismo humano apresenta uma organização estrutural muita complexa, que se inicia em níveis químicos, incluindo todas as substâncias químicas necessárias para seu funcionamento, até a formação dos diversos sistemas que compõem o organismo, como, por exemplo, o sistema cardiorrespiratório e o sistema musculoesquelético. Dentre esses níveis, estão os nossos objetos de estudos, que são as células e os tecidos. Embora exista uma infinidade de células, que podem se diferir pelo tamanho, função e forma, todas apresentam propriedades básicas comuns que garantem sua manutenção, como a utilização de glicose como fonte de energia, a realização de mitose para multiplicação e responder a estímulos como luz, calor e hormônios. Com relação à sua constituição, todas as células possuem uma membrana que as envolve e seleciona o que vai entrar ou sair dela, chamada de membrana plasmática. Essa membrana delimita uma substância fluida composta de água e proteína, chamada citoplasma, em que estão mergulhadas as organelas responsáveis por todas as funções metabólicas celulares. Há, também, o núcleo, em que estão localizados os cromossomos responsáveis pela transmissão das informações genéticas.

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Baseado nisso, os cientistas conseguiram diferenciar os dois tipos básicos de células, as células procarióticas e as células eucarióticas. De maneira geral, podemos dizer que as células procarióticas são pobres em membranas e em organelas, e o seu núcleo não está organizado pelo envoltório nuclear, conhecido também por carioteca. Dessa maneira, seu material genético está disperso em seu citoplasma. Já a célula eucariótica é composta por um rico sistema de membranas, organelas, e o seu núcleo está envolvido pela carioteca, protegendo seu material genético. Agora, veremos a composição química e estrutural das células eucarióticas, sempre enfatizando seu papel na sobrevivência das células e do organismo. Vamos começar pela composição química básica das células. A célula, para sua sobrevivência, necessita realizar uma série de reações, que chamaremos de reações metabólicas. Entre essas reações, citamos: respiração celular, digestão, divisão,secreção celular e sínteses de proteínas, de lipídios,entre outras.Para que essas reações ocorram, é necessária a presença de moléculas, que chamamos de biomoléculas, isto é, moléculas da vida. Essas biomoléculas atuam como unidades construtoras das células animais;são elas: a água, os carboidratos, os lipídios, as proteínas e os ácidos nucleicos, conhecidos por DNA e RNA. Vale destacar que o nosso objetivo não é fazer um estudo aprofundado dessas moléculas, mas, sim, conhecer suas composições básicas e funções metabólicas, que são muito importantes para o funcionamento do organismo. Sem elas, seríamos incapazes de realizar funções simples, como respirar, correr ou praticar qualquer outra atividade física. Podemos dizer que essas moléculas são como combustíveis para nossas células. Todas essas biomoléculas são formadas basicamente por oxigênio, hidrogênio, carbono e nitrogênio. Nesse contexto, começaremos pela água. Não é difícil imaginar sua importância, não é mesmo? Claretiano - Centro Universitário

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Com frequência, ouvimos dizer que devemos tomar cerca de dois litros de água por dia. Isso porque a água é o maior constituinte do organismo humano, constituindo cerca de 70% da composição corporal e sendo, assim, indispensável para todas as atividades metabólicas. A água é composta por duas moléculas de hidrogênio e uma de oxigênio, constituindo o famoso H2O, que aprendemos desde o Ensino Fundamental. A ligação entre esses átomos não é linear, mas, sim, angulada, formando um triângulo no qual os hidrogênios formam a base e o oxigênio, o ápice do triângulo. Por esse motivo, a água é considerada um dipolo, ou seja, apresenta um polo positivo, representado pelos hidrogênios, e um polo negativo, representado pelo oxigênio. Essa propriedade da água faz dela o principal solvente celular, sendo capaz de se ligar a várias outras moléculas, pois a tendência dos íons é se combinar com outros eletricamente inversos. Em condições normais, perdemos água pela respiração, na urina, nas fezes e na transpiração, o que dá um total de cerca de dois litros e meio por dia. Por isso, é indicado que se beba dois litros de água por dia. O resto poderá ser consumido por meio dos alimentos. Agora, veremos os carboidratos, que são considerados as maiores fontes de energia para o metabolismo celular. Eles são os açúcares encontrados em abundância na natureza, sendo constituídos basicamente por um átomo de carbono, dois de hidrogênio e um de oxigênio. Portanto, é composto por carbono(daí o "carbo”) e por uma molécula de água(daí o "hidrato” –CARBO-HIDRATO). Os carboidratos podem ser encontrados sobre a forma de monossacarídeos, dissacarídeos e polissacarídeos. Os monossacarídeos são os açúcares mais simples, incluindo a glicose, que é o açúcar encontrado na maioria dos seres vivos, a frutose, que o açúcar da fruta, e a galactose, a do leite. Não podemos deixar de mencionar, também, a ribose e a desoxirribose, que são encontradas na constituição do RNA e do DNA, respectivamente.

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Os dissacarídeos são formandos pela união de dois monossacarídeos; assim, temos a sacarose, que é a união da glicose com a frutose, sendo encontrada na beterraba e na cana-de-açúcar; a lactose, que é a união da glicose com a galactose, encontrada no leite; e a maltose, que é a união de duas glicoses, encontrada nos cereais. Os polissacarídeos, por sua vez, são abundantes na natureza e podem ter tanto função de reserva energética, como estrutural. São formados por uma longa cadeia de monossacarídeos. O amido, por exemplo, é um polissacarídeo de reserva energética, presente em vegetais como batata e a mandioca. O outro tipo de polissacarídeo de reserva energética é o glicogênio, que é exclusivo das células animais e está armazenado no fígado e nos músculos estriados esqueléticos. Os animais ingerem o amido contido na batata e na mandioca, que é armazenado em forma de glicogênio no fígado e nos músculos esqueléticos. Quando a célula animal necessita de energia, ocorre uma reação química que converte o glicogênio em glicose, que é utilizada pelas células em seus processos metabólicos. Outra importante fonte de energia celular são os lipídios, mas suas funções não param por aqui. Os lipídios são as gorduras encontradas no corpo humano. Sua característica básica é que são insolúveis em água e solúveis somente em solventes orgânicos, como o éter e o álcool. Além da função de reserva energética, os lipídios são importantes na manutenção da temperatura corporal e, também, são os principais componentes das membranas celulares. Os principais grupos de lipídios são os ácidos graxos, que são os lipídios de reserva energética; os fosfolipídios, que são os componentes das membranas celulares; e, por último, os esteroides, sendo o mais conhecido deles o colesterol, também responsáveis pela síntese de vários hormônios, como a testosterona, o estrogênio e a progesterona.

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Falaremos, agora, das proteínas, que são consideradas as moléculas mais importantes do corpo humano, necessárias para todas as funções básicas das células. Elas são compostas por unidades repetidas de aminoácidos, cujo número, tipo e sua sequência de ligação na cadeia podem diferenciar inúmeros tipos de proteínas. Esses aminoácidos podem ser obtidos pela alimentação ou são sintetizados pelo próprio organismo, a partir de açúcares, ou transformar alguns aminoácidos em outros. Os alimentos como leite, carne e ovos são ricos em proteínas e podem ser utilizados pelo organismo como fonte de aminoácidos. Para finalizarmos esta parte, não podemos deixar de falar dos ácidos nucleicos, conhecidos por DNA, que significa "ácido desoxirribonucleico”, e RNA, que significa "ácido ribonucleico”. Provavelmente, você já ouviu falar deles na escola ou na mídia, pois têm grande importância biológica, uma vez que estão relacionados com o controle da atividade celular e com o armazenamento das informações genéticas. Agora que já fizemos uma análise química da célula, faremos uma análise da morfologia celular, relacionando as estruturas encontradas em uma célula animal com sua função. Como já comentamos anteriormente, uma célula eucariótica é constituída basicamente pela membrana plasmática, pelo citoplasma e pelo núcleo; porém, devemos nos perguntar: como será que são compostas essas estruturas e qual a importância de cada uma para o funcionamento das células? É o que veremos a seguir. Vamos começar fazendo uma análise sobre a composição e a função da membrana plasmática. A membrana plasmática envolve a célula separando o meio intracelular do extracelular, controlando, assim, a passagem de substância entre esses meios. Sua espessura é tão pequena que a torna impossível de ser observada em microscópio óptico. No microscópio eletrônico, porém, pode-se observar a presença de uma dupla camada de lipídios, tendo carboidratos ligados em sua face externa e

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proteínas inseridas na dupla camada formando canais importantes para o transporte de substâncias. Essa organização da membrana plasmática é conhecida como "modelo mosaico fluido” e, baseado nele, podemos dizer que a membrana é fluida, assimétrica e com permeabilidade seletiva. Essa permeabilidade seletiva determina quais substâncias poderão entrar e sair na célula. Assim, para que uma substância consiga entrar na célula, ela precisará passar pela dupla camada de lipídios. Para entendermos melhor esse processo, é preciso conhecer os dois tipos de transporte entre a membrana: o transporte passivo e o transporte ativo. No transporte passivo, não há gasto de energia, uma vez que a substância passa do meio mais concentrado para o menos concentrado e pode ser subdividida em três tipos: a difusão simples, a difusão facilitada e a osmose. Na difusão simples, a substância consegue atravessar a membrana plasmática, enquanto,na difusão facilitada,necessita de um canal proteico para conseguir passar. A osmose é o transporte exclusivo de água, que passa do meio em que há maior concentração de água para o de menor concentração. No transporte ativo, há gasto energético para transportar a molécula contra o gradiente de concentração. É como se remássemos contra a correnteza de um rio. O transporte ativo mais conhecido é a Bomba de Sódio e Potássio, que é o meio de transporte de sódio para fora da célula e de potássio para dentro. Como o sódio está em maior concentração no meio extracelular, necessita gastar energia para vencer sua concentração e levá-lo para fora e, na sequência, trazer o potássio para dentro. Com relação à composição estrutural das células eucarióticas, vale dizer que as principais características dessas células são: riqueza em membranas, citoplasma com inúmeras organelas e núcleo organizado. A membrana plasmática é apenas uma das membranas encontradas nas células eucarióticas. Além dela, existe um sistema de endomembranas no interior do citoplasma que forma Claretiano - Centro Universitário

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um conjunto de organelas conectadas funcionalmente. Esse sistema é composto pelo retículo endoplasmático rugoso, pelo retículo endoplasmático liso, pelo complexo de Golgi e por elementos associados, como lisossomos e ribossomos. A mitocôndria é uma organela que se encontra fora desse sistema de endomembranas, mas é essencial para o metabolismo celular. O retículo endoplasmático rugoso é formado por uma extensão da membrana nuclear que constitui um sistema de tubos conectados, com muitos ribossomos aderidos; por esse motivo é chamado de rugoso, e a sua função, juntamente com os ribossomos, é sintetizar proteína. Já o retículo endoplasmático liso, que também é composto por um sistema de membranas, não apresenta ribossomos aderidos; por isso, é chamado de liso e sua função é a síntese de lipídios. O complexo de Golgi, descrito por Camilo Golgi em 1898, é formado por vários sacos achatados e empilhados e está relacionado com o retículo endoplasmático e com a membrana plasmática. Suas funções estão associadas com o armazenamento e com o transporte de substâncias. Além disso, são responsáveis pela formação dos lisossomos, que são como bolsas que contêm enzimas capazes de digerir substâncias orgânicas e outros micro-organismos que penetram na célula; portanto, são responsáveis pela digestão celular. Para finalizar, falaremos da mitocôndria, que, talvez, seja uma das organelas celulares mais importantes, por ser responsável pela respiração celular. Na verdade, as mitocôndrias são especializadas na produção de energia celular, a partir da síntese de ATP. A produção dessa energia ocorre a partir da retirada de substratos do alimento, como os lipídios e os carboidratos, além do oxigênio, que é conseguido por meio da respiração. Para você, futuro professor de Educação Física, é importantíssimo entender a composição estrutural e funcional da mitocôndria, devido à sua importância na produção de ATP, que é utilizada pelas células em diversas atividades, entre elas, na prática de atividades físicas.

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Até agora, estudamos a membrana plasmática e os componentes citoplasmáticos mais importantes; porém, ainda não falamos do núcleo, que simplesmente carrega todo o material genético celular. O núcleo é uma das diferenças mais marcantes da célula eucariótica, sendo extremamente organizado e envolvido pelo envoltório nuclear ou carioteca, que tem a função de separar e proteger o material genético. O núcleo interfásico, por sua vez, apresenta, além do envoltório nuclear, o nucléolo, o nucleoplasma e a cromatina, que nada mais são que um complexo formado por DNA, proteínas histonas e proteínas não histonas, compondo, assim, os cromossomos. Então, quer dizer que os cromossomos estão dentro do núcleo celular? A resposta é sim. E a espécie humana apresenta 46 cromossomos em cada uma de suas células somáticas. O estudo dos cromossomos é muito importante para a detecção de várias anomalias cromossômicas, entre elas, a Síndrome de Down. As células apresentam a capacidade de crescer e multiplicarse para o desenvolvimento do organismo logo após a fecundação e, também, para a reposição de células mortas e para a regeneração em indivíduos adultos,mantendo, dessa forma, a vida. Para isso, a célula passa pelo que nós chamamos de ciclo de reprodução celular, sendo divididos em dois períodos fundamentais: a interfase e a mitose. A interfase é a fase de preparação para a divisão celular; assim, a célula aumenta seu volume, tamanho, número de organelas, sintetiza mais proteínas e duplica seu DNA. É dividida em três etapas: G1, S e G2. Já a mitose é o processo de divisão celular no qual uma célula denominada célula-mãe se divide em duas células-filhas geneticamente idênticas. Seu processo é dividido em quatro etapas: a prófase, a metáfase, a anáfase e a telófase. Nosso organismo pode realizar mitose a todo o momento para reconstituir as células perdidas naturalmente, ou após uma lesão. Claretiano - Centro Universitário

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Agora, trataremos do estudo dos tecidos corporais humanos, conhecido por Histologia. O objetivo desse estudo é proporcionar para o futuro professor de Educação Física o conhecimento básico da composição e da função dos tecidos corporais, capacitando-o a desenvolver práticas seguras. Para começarmos a falar de Histologia, perguntamos: o que são os tecidos? Tecidos são conjuntos formados por células que desempenham as mesmas funções e que, consequentemente, formarão os órgãos que compõem os sistemas orgânicos. Os tecidos são basicamente constituídos de células e um material extracelular produzido pelas próprias células. Embora o corpo humano seja bastante complexo, somos formados por apenas quatro tipos de tecidos que geralmente não acontecem isoladamente, ou seja, associam-se uns aos outros para formarem os órgãos. Os quatro tipos básicos de tecidos são: tecido epitelial, tecido conjuntivo, tecido muscular e tecido nervoso. Neste momento, você poderá se perguntar: mas como esses tecidos são formados? A resposta não é tão simples e realizaremos uma breve explicação. Logo após a fecundação, ocorre a formação do zigoto, que passa por vários processos de mitose e se transforma em um blastômero, que tem a capacidade de gerar todos os tipos celulares que comporão os tecidos do organismo. Vamos agora estudar, sucintamente, algumas características de cada tecido. Começaremos pelo tecido epitelial, que é formado por células justapostas, ou seja, intimamente aderidas umas às outras, com pouco material extracelular entre elas. Existem dois tipos de epitélios: o epitélio de revestimento, que, como o próprio nome diz, reveste as superfícies externas e as cavidades corporais, como pele, cavidade bucal, tubo digestório etc.; e os epitélios glandulares, formados por células com capacidade de secreção, como, por exemplo, glândulas salivares e as glândulas sudoríparas. Existe, ainda, um tipo especial de epitélio chamado neuroepitélio, com a capacidade de captar estímulos externos como luz, odor e gosto.

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O epitélio de revestimento pode ser classificado quanto à forma de suas células em cuboidal, prismático, pavimentoso e de transição. Também pode ser classificado quanto ao número de camadas celulares em simples, quando só tem uma camada de células, estratificado, quando tem mais de uma camada celular, e em pseudoestratificado quando tem a aparência de estratificado, porém, todas as suas células estão presas à lâmina basal. Pode, apresentar, ainda, algumas especialidades, como, por exemplo, a presença de queratina – daí o nome "queratinizado”. Para nomear o tecido epitelial, podemos utilizar todos os critérios; assim, temos, por exemplo, o "epitélio pavimentoso estratificado queratinizado”, que é encontrado na pele. O epitélio glandular forma as diversas glândulas corporais, cuja função é secreção. Elas podem ser divididas em exócrinas ou endócrinas. As glândulas exócrinas secretam seus produtos para a superfície epitelial, enquanto as endócrinas secretam no meio extracelular, sendo levado pelo sangue. O tecido conjuntivo apresenta diversos tipos celulares separados por abundante material extracelular ou matriz extracelular. A matriz extracelular é composta pelas fibras colágenas e elásticas e por um gel semifluido, denominado substância fundamental amorfa. A principal célula do tecido conjuntivo é o fibroblasto, que tem a função de sintetizar as fibras e a matriz extracelular. Do ponto de vista funcional, o tecido conjuntivo proporciona a sustentação estrutural e metabólica para os tecidos e órgãos do corpo humano. Além disso, ele estabelece a integração entre os diferentes tecidos corporais, bem como regula a troca de nutrientes, gases e metabólitos entre os tecidos e o sistema circulatório. É, também, o grande responsável pelo processo de cicatrização. Pode ser classificado em tecido conjuntivo propriamente dito, tecido cartilaginoso, tecido ósseo e tecido com propriedades especiais, como o adiposo. Claretiano - Centro Universitário

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O tecido ósseo, portanto, é um tipo de tecido conjuntivo especializado, constituído de células e matriz extracelular calcificada, proporcionando sua rigidez e dureza. As células do tecido ósseo são: células osteoprogenitoras, osteoblastos, osteócitose osteoclastos. Todas essas células são importantes para a manutenção do osso, para o processo de reparo após fraturas e para oremodelamento ósseo. O tecido cartilaginoso também e um tipo de tecido conjuntivo especializado, constituído de células(os condroblastos e oscondrócitos) e de abundante matriz extracelular. Sua maior característica é a rigidez, devido à mineralização de sua matriz extracelular e à presença das fibras colágenas. São também capazes de absorver impactos graças à presença de fibras elásticas. Para atender às necessidades do organismo, podemos encontrar três tipos de cartilagens: a cartilagem hialina,a cartilagem elástica e a cartilagem fibrosa.As principais funções das cartilagens são: revestiras superfícies ósseas, absorver impactos, facilitar o deslizamento entre as superfícies ósseas e servir de molde para o desenvolvimento e crescimento dos ossos. O tecido muscular é constituído de células especializadas em contração, proporcionando os movimentos corporais ou a mudança na forma dos órgãos. Essas células apresentam uma enorme capacidade de transformar energia química em mecânica, por intermédio da quebra do ATP. De acordo com suas características morfológicas e funcionais, pode ser classificado em: tecido muscular estriado esquelético, tecido muscular estriado cardíaco e tecido muscular liso. O tecido muscular estriado esquelético está preso aos ossos e possui uma contração rápida, potente e voluntária, isto é, contrai de acordo com a nossa vontade. Já o tecido muscular estriado cardíaco é o músculo do coração e também possui uma contração rápida e potente, porém seu controle é involuntário, ou seja, não precisa de nossa vontade para contrair. O tecido muscular liso, por sua vez, possui uma contração lenta, fraca e involuntária, e constitui a parede dos órgãos, como o estômago, os intestinos, o fígado, entre outros.

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Para finalizarmos a apresentação deste conteúdo, vamos estudar a composição e a função do tecido nervoso, que é considerado o mais complexo de todos. O tecido nervoso consiste num complexo sistema de comunicação entre o meio ambiente e o organismo, denominado sistema nervoso. Esse sistema recebe as informações sensoriais(como dor, tato, visão, audição, entre outras) do meio ambiente e do próprio organismo, processa essas informações e produz uma resposta que pode ser uma contração muscular, uma secreção hormonal ou até mesmo uma contração visceral. O tecido nervoso é constituído por células e pouca quantidade de matriz extracelular. As suas células são os famosos neurônios e os vários tipos de células da glia. O neurônio é a unidade funcional do sistema nervoso, responsável pela recepção e transmissão das informações sensoriais e motoras. Ele é constituído de um corpo, em que estão localizados o núcleo, o citoplasma e as organelas; além disso, e é dele que partem dois prolongamentos, os dendritos e o axônio, responsável pela transmissão da informação de um neurônio para outro. Essa transmissão de informações é conhecida por sinapse. As células da glia estão localizadas entre os neurônios, e suas funções não são de gerar os impulsos nervosos, mas sim de dar suporte estrutural e funcional para os neurônios. Uma importante função atribuída às células gliais é formar uma bainha isolante e protetora ao redor dos axônios, chamada de bainha de mielina, cuja função é isolar o axônio, aumentando a velocidade de condução do impulso nervoso. Aqui terminamos esta breve apresentação.Desejamos que este estudo contribua de fato para sua formação profissional. Que a compreensão da constituição do corpo humano nonível celular e tecidual por meio do estudo da biologia humana possibilite uma reflexão sobre o papel e a importância da Educação Física na manutenção da saúde e auxilie você na sua futura profissão. Tenha sempre em mente que seu objeto de trabalho é o corpo humano; Claretiano - Centro Universitário

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portanto, a compreensão de sua constituição e funcionamento é importante para a prática de uma atividade física segura e que permita a manutenção e o desenvolvimento corporal. Glossário de Conceitos O Glossário de Conceitos permite a você uma consulta rápida e precisa das definições conceituais, possibilitando-lhe um bom domínio dos termos técnico-científicos utilizados na área de conhecimento dos temas tratados no Caderno de Referência de Conteúdo. Veja, a seguir, a definição dos principais conceitos: 1) Autótrofos: são os seres vivos, como as plantas e algas, capazes de utilizar a energia solar, que, por meio de um processo chamado fotossíntese, transformam CO2 e H2O em carboidratos. 2) Biomoléculas: são compostos químicos sintetizados pelos seres vivos que participam da estrutura e do funcionamento do organismo vivo. 3) Carioteca: é o nome dado à membrana dupla que envolve o núcleo das células eucarióticas.Também pode ser chamada de envoltório ou invólucro nuclear. 4) Célula: é a unidade estrutural e funcional fundamental dos seres vivos. É a menor porção do organismo vivo 5) Citologia: é o ramo da biologia que estuda a composição e o funcionamento das células. 6) Citosol: também conhecido por matriz citoplasmática, é a porção líquida do citoplasma, compreendendo o espaço entre a membrana plasmática e o núcleo, em que estão localizadas as organelas. O citosol é composto por água, íons, aminoácidos, precursores de ácidos nucleicos,enzimas, incluindo as que participam da degradação e síntese de carboidratos, ácidos graxos e outras moléculas importantes para a célula. 7) Divisão binária: é o tipo de reprodução assexuada, no qual ocorre a separação da célula-mãe em duas partes.

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8) Enzimas: são substâncias orgânicas de natureza proteica responsáveis pelas reações catalisadoras, isto é, pela reação química de degradação das moléculas. 9) Glicocálice: é uma camada externa à membrana plasmática das células animais, constituída por uma rede de carboidratos em forma de cálice que interagem ora com lipídios (glicolipídios), ora com proteínas (glicoproteínas), cujas funções são de proteção celular contra agentes químicos e físicos, participar do processo de reconhecimento e adesão intercelular. 10) Heterótrofos: são os seres vivos, como os animais, que só conseguem energia por meio do consumo de carboidratos, proteínas e lipídios produzidos pelos organismos autótrofos. 11) Histologia: ramo da biologia que estuda a formação, a composição e a função dos tecidos humanos. 12) Matriz extracelular: é uma massa complexa que rodeia as células animais, composta por colágeno, glicosaminoglicanas (polissacarídeos) e proteoglicanas (glicoproteína), que é a substância fundamental do tecido conjuntivo. Suas funções são: preencher os espaços entre as células, dar resistência aos tecidos, ancoraras células, nutrir e eliminar dejetos metabólicos e transportes intercelulares. 13) Metabolismo: conjunto de transformações, em um organismo vivo, pelas quais passam as substâncias que o constituem: reações de síntese (anabolismo) e reações de degradação (catabolismo) que liberam energia. 14) Neurotransmissores: são substâncias químicas produzidas e liberadas pelos neurônios com a função de enviar as informações nervosas para outras células, seja para outro neurônio, seja para uma célula efetuadora, como a muscular e glandular. 15) Quiescência: é a fase em que as células estão temporariamente fora do ciclo de divisão celular, também denominada de G0 (zero), estando aparentemente em repouso.

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16) Sarcômero: é a unidade funcional do músculo estriado esquelético que permite a contração muscular, constituída por um complexo de proteínas contrácteis conhecidas por actina, miosina, troponina e tropomiosina, alinhadas em série, para formar a miofibrila, no interior da fibra muscular. 17) Teoria Celular: é uma teoria idealizada pelos cientistas alemães Matthias Jakob Schleidlen e Theodor Schwann, que preconizava que todos os seres vivos são constituídos por células. 18) Totipotentes: são células capazes de se diferenciar em todos os tipos de tecidos humanos, incluindo a placenta e os anexos embrionários. Esquema dos Conceitos-chave Para que você tenha uma visão geral dos conceitos mais importantes deste estudo, apresentamos, a seguir (Figura 1), um Esquema dos Conceitos-chave do Caderno de Referência de Conteúdo. O mais aconselhável é que você mesmo faça o seu esquema de conceitos-chave ou até mesmo o seu mapa mental. Esse exercício é uma forma de você construir o seu conhecimento, ressignificando as informações a partir de suas próprias percepções. É importante ressaltar que o propósito desse Esquema dos Conceitos-chave é representar, de maneira gráfica, as relações entre os conceitos por meio de palavras-chave, partindo dos mais complexos para os mais simples. Esse recurso pode auxiliar você na ordenação e na sequenciação hierarquizada dos conteúdos de ensino. Com base na teoria de aprendizagem significativa, entendese que, por meio da organização das ideias e dos princípios em esquemas e mapas mentais, o indivíduo pode construir o seu conhecimento de maneira mais produtiva e obter, assim, ganhos pedagógicos significativos no seu processo de ensino e aprendizagem.

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Aplicado a diversas áreas do ensino e da aprendizagem escolar (tais como planejamentos de currículo, sistemas e pesquisas em Educação), o Esquema dos Conceitos-chave baseia-se, ainda, na ideia fundamental da Psicologia Cognitiva de Ausubel, que estabelece que a aprendizagem ocorre pela assimilação de novos conceitos e de proposições na estrutura cognitiva do aluno. Assim, novas ideias e informações são aprendidas, uma vez que existem pontos de ancoragem. Tem-se de destacar que "aprendizagem” não significa, apenas, realizar acréscimos na estrutura cognitiva do aluno;é preciso, sobretudo, estabelecer modificações para que ela se configure como uma aprendizagem significativa. Para isso, é importante considerar as entradas de conhecimento e organizar bem os materiais de aprendizagem. Além disso, as novas ideias e os novos conceitos devem ser potencialmente significativos para o aluno, uma vez que, ao fixar esses conceitos nas suas já existentes estruturas cognitivas, outros serão também relembrados. Nessa perspectiva, partindo-se do pressuposto de que é você o principal agente da construção do próprio conhecimento, por meio de sua predisposição afetiva e de suas motivações internas e externas, o Esquema dos Conceitos-chave tem por objetivo tornar significativa a sua aprendizagem, transformando o seu conhecimento sistematizado em conteúdo curricular, ou seja, estabelecendo uma relação entre aquilo que você acabou de conhecer com o que já fazia parte do seu conhecimento de mundo (adaptado do site disponível em: . Acesso em: 3 ago. 2010).

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CÉLULAS Menor unidade dos seres vivos

Biologia Celular

Seres Unicelulares X Seres pluricelulares

Microscópio eletrônico

Células

Riqueza em membranas

Microscópio

Água Carboidratos Proteínas Lipídios

Células

Citoplasma rico em organela Núcleo organizado: Carioteca e

Descoberta da célula: Robert Hooke

Ausência de membranas

Nucleóide e citoplasma com poucas

TECIDOS Histologia

Epitelial

Nervoso Muscular Neurônio e Células da Gila

e glandular

Propriamente dito

Disposição das e Ósseo Estriado Adiposo Estriado Cardíaco

Figura 1 Esquema dos Conceitos-chave do Caderno de Referência de Conteúdo Biologia Humana.

Como você pode observar, esse Esquema dá a você, como dissemos anteriormente, uma visão geral dos conceitos mais im-

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portantes deste estudo. Ao segui-lo, você poderá transitar entre um e outro conceito e descobrir o caminho para construir o seu processo de ensino-aprendizagem. Por exemplo, o conceito de biologia humana implica conhecer a composição estrutural e química celular, e como essas células se associam para a formação tecidual do organismo humano, fator importante para a nossa sobrevivência. Esse domínio conceitual vai lhe ajudara compreender as interações dinâmicas entre as células e os tecidos para o funcionamento do organismo humano, que será completado com o estudo de Anatomia Humana e Fisiologia Humana. Os processos metabólicos ocorrem no interior das células e sua função é manter a homeostase, fator importante para que estejamos vivos. Além disso, conhecer a biologia humana permite aos professores de Educação Física Escolar trabalhar de forma adequada e segura, a fim de contribuir para o desenvolvimento de todos os sistemas e, consequentemente, melhorar a qualidade de vida das crianças e dos adolescentes. O Esquema dos Conceitos-chave é mais um dos recursos de aprendizagem que vem se somar àqueles disponíveis no ambiente virtual, por meio de suas ferramentas interativas, bem como àqueles relacionados às atividades didático-pedagógicas realizadas presencialmente no polo. Lembre-se de que você, aluno EAD, deve valer-se da sua autonomia na construção de seu próprio conhecimento. Questões Autoavaliativas No final de cada unidade, você encontrará algumas questões autoavaliativas sobre os conteúdos ali tratados, as quais podem ser de múltipla escolha ou abertas com respostas objetivas ou dissertativas. Vale ressaltar que se entendem as respostas objetivas como as que se referem aos conteúdos matemáticos ou àqueles que exigem uma resposta determinada, inalterada.

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Responder, discutir e comentar essas questões, bem como relacioná-las com a prática do ensino de Educação Física Escolar pode ser uma forma de você avaliar o seu conhecimento. Assim, mediante a resolução de questões pertinentes ao assunto tratado, você estará se preparando para a avaliação final, que será dissertativa. Além disso, essa é uma maneira privilegiada de você testar seus conhecimentos e adquirir uma formação sólida para a sua prática profissional. Você encontrará, ainda, no final de cada unidade, um gabarito, que lhe permitirá conferir as suas respostas sobre as questões autoavaliativas (as de múltipla escolha e as abertas objetivas). As questões dissertativas obtêm por resposta uma interpretação pessoal sobre o tema tratado. Por isso, não há nada relacionado a elas no item Gabarito. Você pode comentar suas respostas com o seu tutor ou com seus colegas de turma. Bibliografia Básica É fundamental que você use a Bibliografia Básica em seus estudos, mas não se prenda só a ela. Consulte, também, as bibliografias complementares. Figuras (ilustrações, quadros...) Neste material instrucional, as ilustrações fazem parte integrante dos conteúdos, ou seja, elas não são meramente ilustrativas, pois esquematizam e resumem conteúdos explicitados no texto. Não deixe de observar a relação dessas figuras com os conteúdos, pois relacionar aquilo que está no campo visual com o conceitual faz parte de uma boa formação intelectual. Dicas (motivacionais) Este estudo convida você a olhar, de forma mais apurada, a Educação como processo de emancipação do ser humano. É importante que você se atente às explicações teóricas, práticas e

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científicas que estão presentes nos meios de comunicação, bem como partilhe suas descobertas com seus colegas, pois, ao compartilhar com outras pessoas aquilo que você observa, permite-se descobrir algo que ainda não se conhece, aprendendo a ver e a notar o que não havia sido percebido antes. Observar é, portanto, uma capacidade que nos impele à maturidade. Você, como aluno do curso de Graduação na modalidade EAD e futuro profissional da Educação, necessita de uma formação conceitual sólida e consistente. Para isso, você contará com a ajuda do tutor a distância, do tutor presencial e, sobretudo, da interação com seus colegas. Sugerimos, pois, que organize bem o seu tempo e realize as atividades nas datas estipuladas. É importante, ainda, que você anote as suas reflexões em seu caderno ou no Bloco de Anotações, pois, no futuro, elas poderão ser utilizadas na elaboração de sua monografia ou de produções científicas. Leia os livros da bibliografia indicada, para que você amplie seus horizontes teóricos. Coteje-os com o material didático, discuta a unidade com seus colegas e com o tutor e assista às videoaulas. No final de cada unidade, você encontrará algumas questões autoavaliativas, que são importantes para a sua análise sobre os conteúdos desenvolvidos e para saber se estes foram significativos para sua formação. Indague, reflita, conteste e construa resenhas, pois esses procedimentos serão importantes para o seu amadurecimento intelectual. Lembre-se de que o segredo do sucesso em um curso na modalidade a distância é participar, ou seja, interagir, procurando sempre cooperar e colaborar com seus colegas e tutores. Caso precise de auxílio sobre algum assunto relacionado a este Caderno de Referência de Conteúdo, entre em contato com seu tutor. Ele estará pronto para ajudar você.

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EAD

Introdução à Biologia Celular

1 1. OBJETIVOS • Entender a conceituação de célula para a compreensão de suas funções. • Compreender as propriedades básicas das células. • Conhecer a organização estrutural das células. • Distinguir os diferentes tipos celulares.

2. CONTEÚDOS • Descoberta do microscópio e das células. • Propriedades básicas da célula animal e sua organização estrutural. • Células procarióticas e eucarióticas.

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3. ORIENTAÇÕES PARA O ESTUDO DA UNIDADE Antes de iniciar o estudo desta unidade, é importante que você leia as orientações a seguir: 1) Tenha sempre à mão o significado dos conceitos explicitados no Glossário e suas ligações pelo Esquema de Conceitos-chave para o estudo de todas as unidades deste CRC. Isso poderá facilitar sua aprendizagem e seu desempenho. 2) Nesta primeira unidade, iniciaremos o estudo de Biologia Humana com alguns breves relatos históricos sobre a invenção do microscópio e a descoberta das células, assim como os impactos dessas descobertas sobre as ciências biológicas e da saúde. Iniciaremos, também, o estudo de biologia celular, conceituando células e conhecendo seus principais componentes. É muito importante iniciarmos nosso estudo com esses conceitos, que são a base de todos os mecanismos fisiológicos, para que possamos unificar a linguagem que será utilizada em toda o caderno. 3) Não se contente somente com o conteúdo exposto no seu CRC; pesquise, também, em livros ou na internet o assunto abordado nesta unidade e selecione as informações que considerar mais interessantes ou importantes para sua formação, e disponibilize-as para seus colegas na Lista ou no Fórum. Lembre-se de que você é o protagonista do seu processo de formação. 4) Leia os conteúdos com atenção, grifando os termos mais importantes e anotando as suas dúvidas, de forma que você não vá para a próxima unidade com incertezas. Procure solucionar suas dúvidas por intermédio do nosso sistema de interatividades (Lista e Fórum) ou fale diretamente com o seu tutor.

4. INTRODUÇÃO À UNIDADE Inicialmente, será feita uma breve apresentação de alguns aspectos interessantes de correlatos históricos sobre a microsco-

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pia e a descoberta das células, como também de seus principais pesquisadores, que foram fundamentais para o desenvolvimento dessa ciência. Em seguida, teremos uma explicação rápida sobre os níveis organizacionais em biologia celular para compreensão da constituição do organismo humano. Na segunda parte desta unidade, conceituaremos as células e falaremos sobre as propriedades básicas existentes em todas as células, assim como sobre a diferenciação entre os dois tipos celulares básicos. Esperamos que, ao final desta unidade, você seja capaz de reconhecer, compreender e analisar os principais conceitos da biologia celular, as propriedades básicas existentes nas células e a importância de sua descoberta para a compreensão do funcionamento do organismo. Que o estudo seja estimulante. Bom trabalho!

5. BREVE HISTÓRICO SOBRE A DESCOBERTA DAS CÉͳ LULAS Quem nunca se perguntou de onde veio ou do que é formado o corpo? Parecem perguntas bobas, mas desde crianças temos essa curiosidade. Hoje em dia, graças aos inúmeros avanços da ciência, podemos responder com exatidão a essas perguntas. Porém, não foi sempre assim. Há séculos, os homens também tinham essa curiosidade, mas, devido ao pequeno tamanho das células, não sendo possível sua visualização a olho nu, o seu estudo era impossível. Havia a necessidade em se descobrir algum instrumento que pudesse possibilitar essa visualização.

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Somente no século 17 que um conjunto de lente foi agrupado em um tubo, surgindo, assim, o microscópio, um aparelho capaz de aumentar a imagem de objetos muito pequenos; a partir de então, tiveram início os estudos sobre as células. Não se sabe com exatidão quem foi o inventor do microscópio, mas acredita-se que foi um óptico holandês, Zacarias Janssen, que, em 1590, deu um de presente ao arquiduque da Áustria. No entanto, o seu microscópio aumentava a imagem somente de 10 a 30 vezes, sendo útil apenas para observar insetos. Anos mais tarde, o também holandês Anton Van Leeuwenhoek observou pela primeira vez uma gota de água de um lago em um de seus microscópios, que era, na verdade, um simples sistema de lentes, e identificou inúmeros micro-organismos que ele denominou de animáculos. Suas descobertas só foram aceitas pela Royal Society (principal Academia Científica Inglesa) depois de serem averiguadas por Robert Hooke. Em 1665, influenciado pelas descobertas de Leeuwenhoek, o inglês Robert Hooke (1635-1703) observou no microscópio cortes feitos em rolhas (cortiça) e relatou a existência de pequenas cavidades vazias. Hooke denominou cada cavidade de “cel”, palavra inglesa que significa cela ou cavidade, originando, assim, o termo “célula”, diminutivo de “cela”. A descoberta da célula, portanto, é atribuída a Robert Hooke. Continuando as investigações sobre as células, em 1831, o botânico inglês Robert Brown descreveu o núcleo celular ao observar as células de orquídeas. No início do século 19, mais precisamente em 1838, Matthias Schleiden (botânico alemão) e Theodor Schwann (zoólogo alemão) formularam a teoria celular. Segundo essa teoria, todos os organismos são constituídos de uma ou mais células, que são as unidades estruturais da vida. Em 1858, o patologista alemão Rudolf Virchow acrescentou mais um princípio à teoria celular: o de que as células só podem surgir pela divisão de uma célula preexistente.

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O instrumento utilizado por esses pesquisadores foi sendo aperfeiçoado e é conhecido por microscópio óptico, constituído por dois sistemas de lentes conhecidas por oculares e objetivas, as quais podem ampliar as imagens de 100 a 1000 vezes. Mesmo com todas essas descobertas e com a formulação da teoria celular, o microscópio óptico não permite a visualização de detalhes da estrutura da célula. Assim, após a descoberta dos elétrons no século 19, o físico alemão Ernst Ruska, em 1931, desenvolveu o microscópio eletrônico, que utiliza feixes desses elétrons para ampliar o objeto de cinco mil a 500 mil vezes. Por esse invento, ele recebeu o prêmio Nobel de física em 1986. Veja, a seguir, na Figura 1, a ilustração de Robert Hooke e seus microscópios, e, na Figura 2, a ilustração de Anton Van Leeuwenhoek.

Figura 1 Gravura de Robert Hooke, seu microscópio e as células da cortiça.

Figura 2 Gravura de Anton Van Leeuwenhoek e seu microscópio.

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Assim, a partir de todas essas descobertas e dos conhecimentos dos processos vitais que ocorrem em todas as células, poderemos entender melhor o funcionamento do organismo como um todo.

6. AS CÉLULAS: PROPRIEDADES BÁSICAS E ORGANIͳ ZAÇÃO ESTRUTURAL Depois dessa viagem que fizemos pela história do microscópio e da descoberta das células, será que você seria capaz de definir o que é uma célula? A célula, por definição, é a unidade estrutural e funcional fundamental dos organismos vivos. Dessa maneira, de acordo com a teoria celular, todos os organismos vivos são compostos por células. A célula pode se apresentar isoladamente em seres que conhecemos como unicelulares, ou unir-se a outras células para formar os tecidos que compõem o organismo de seres pluricelulares. Nos seres unicelulares, como as bactérias, uma única célula é capaz de realizar todas as funções básicas (digestão, respiração). Já os seres pluricelulares, como os seres humanos, apresentam inúmeras células. Nesses seres, as células com funções comuns agrupam-se de maneira organizada para formar tecidos, os quais, por sua vez, formam os órgãos. Os animais pluricelulares apresentam uma organização estrutural complexa que se inicia em níveis químicos, incluindo todas as substâncias químicas necessárias para seu funcionamento (oxigênio, hidrogênio, nitrogênio, cálcio, fósforo, sódio etc.) e termina em níveis sistêmicos, formados pelos órgãos que possuem funções em comum, como, por exemplo, respiração (sistema respiratório), digestão (sistema digestório), circulação (sistema circulatório), locomoção (sistema musculoesquelético), entre outros. Entre esses

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dois níveis, nós ainda temos o nível celular, composto pelas células que apresentam funções específicas de acordo com a região em que se encontram; nível tecidual, no qual as células com as mesmas funções se unem para formar os tecidos (tecido epitelial, tecido conjuntivo, tecido nervoso, tecido muscular); e o nível orgânico, composto pelos órgãos constituídos pelos tecidos com as mesmas funções (coração, intestino, pulmão, rim etc.). Os seres humanos apresentam cerca de 75 trilhões de células que, embora possam se diferir pelo tamanho, função e forma, apresentam propriedades básicas comuns que garantem sua manutenção. Com relação à sua organização estrutural e química, podemos observar no microscópio que as células apresentam certa complexidade, demonstrada mediante as diferenças entre a distribuição e a forma de suas organelas em espécies diferentes. Mesmo apresentando essa complexidade, a maioria das células (eucarióticas) é capaz de se reproduzir por meio de um processo chamado mitose, no qual uma célula-mãe duplica seu material genético (DNA) e o divide em duas células-filhas idênticas à célula-mãe. Além disso, as células são capazes de: 1) Adquirir e utilizar a glicose como fonte de energia necessária para realização de atividades metabólicas que requerem gasto energético, como, por exemplo, no transporte ativo de substância para fora da célula. 2) Realizar reações químicas através de enzimas, que são proteínas específicas. 3) Responder a estímulos como luz, calor e hormônios, e, assim, se preparar para se contrair, se dividir ou se deslocar. 4) Locomover ou alterar sua forma através de proteínas motoras. Essas propriedades são um resumo do que uma célula é capaz de realizar, sendo necessária a realização de leituras complementares para sua melhor compreensão. Claretiano - Centro Universitário

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Além dessas propriedades em comum, no que diz respeito à sua constituição, toda célula apresenta: • Membrana plasmática: envolve as células e seleciona as substâncias que vão entrar ou sair do seu interior • Citoplasma: região compreendida entre a membrana plasmática e o núcleo, formada por uma substância fluida constituída de água e proteínas. É o local onde estão mergulhadas as organelas (órgãos celulares) responsáveis por algumas funções importantes, como digestão, secreção, respiração e síntese proteica. • Núcleo: local onde se encontram os cromossomos (DNA e RNA), responsáveis pela duplicação celular. Quase todas as células são mononucleadas (um único núcleo); porém, existem células binucleadas (células hepáticas e cartilaginosas) e polinucleadas (célula muscular esquelética). Vale ressaltar aqui que essas características estão presentes nas células animal e vegetal. Com o avanço da biologia celular, pôde-se descobrir uma grande variabilidade genética entre as espécies. Essas espécies podem se reunir em grupos progressivamente mais abrangentes – gêneros, ordens, famílias – até o nível dos reinos clássicos, vegetal e animal. Um dos esquemas de classificação, o de Whittaker, postula a divisão em cinco reinos – monera, protista, fungi, plantaee animalia, com as suas correspondentes subdivisões (DE ROBERTIS, 2001). No entanto, podemos simplificar toda essa complexidade classificando as células em dois tipos básicos, as procarióticas e as eucarióticas, de modo que a principal diferença entre elas é a ausência de um envoltório nuclear nas células procarióticas, enquanto as eucarióticas apresentam um núcleo verdadeiro com um envoltório nuclear elaborado, denominado carioteca.

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7. AS CÉLULAS PROCARIÓTICAS E EUCARIÓTICAS Como dito anteriormente, com o avanço da biologia celular e a descoberta do microscópio eletrônico, foi possível verificar que há basicamente dois tipos de células: as procarióticas (ou procariontes) e as eucarióticas (ou eucariontes). De maneira geral, essas duas células se diferenciam pela presença ou ausência de membranas. Contudo, há outras particularidades de cada uma que veremos a partir de agora. O termo “procariontes”, ao pé da letra, significa “núcleo primitivo” (pro = primeiro, antes; e Karyon= núcleo), isso porque essas células não apresentam núcleo organizado pelo envoltório nuclear. Seu material genético (cromossomo) está em contato direto com o citoplasma, ocupando um espaço denominado nucleoide. Portanto, podemos dizer que a principal característica dessas células é uma certa pobreza em membranas, apresentando somente a membrana plasmática. Elas apresentam, também, um citoplasma simples contendo poucas organelas. De modo geral, as células procarióticas possuem os chamados polirribossomos, constituídos por ribossomos ligados a moléculas de RNA mensageiro. Alguns pesquisadores afirmam que as células procarióticas são antecessoras às células eucarióticas. Essa afirmação se deve ao fato de as células procarióticas terem sido encontradas em fósseis de mais de três bilhões de anos, enquanto as células eucarióticas apareceram por volta de um bilhão de anos (DE ROBERTIS, 2001).

Os seres que são formados pelas células procarióticas são chamados de procariontes (ou procariotas), sendo representados pelo reino monera, formado pelas bactérias. Essas células não se dividem por mitose, e sim pela chamada divisão binária, na qual há a formação de septos da superfície para o interior da célula, dividindo-a em duas células-filhas (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2005).

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As bactérias, frequentemente, apresentam prolongamentos que podem ser de dois tipos: os flagelos, responsáveis pela locomoção das bactérias, e as fímbrias, que participam da transferência unidirecional de DNA entre as células, como também promovem a aderência da bactéria na célula eucariótica agredida (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2005). Para compreender melhor a estrutura de uma célula procariótica, observe a Figura 3. As células eucarióticas (eu = verdadeiro; Karyon = núcleo) são mais complexas que as células procarióticas e, como o próprio nome diz, apresentam um núcleo verdadeiro organizado e limitado por uma membrana chamada envoltório nuclear ou carioteca. Aliás, a presença de membranas é sua principal característica. Essas membranas dividem as células em compartimentos responsáveis por funções especializadas essenciais para manutenção e divisão da célula. Essas células apresentam, também, o núcleo e o citoplasma bem distintos. Os seres constituídos por elas são chamados de eucariontes (ou eucariotas) e são representados pelos reinos protista (protozoários), plantae (plantas), fungi (fungos) e animalia (animais), no qual os humanos estão incluídos. O núcleo das células eucarióticas contém os cromossomos, constituídos de DNA associado a proteínas histônicas. O citoplasma é bem complexo, delimitado pela membrana plasmática e divido em compartimentos, nos quais são encontradas as organelas. Dentre as organelas, estão as mitocôndrias, o retículo endoplasmático liso e rugoso, o lisossomo, o complexo de Golgi e os ribossomos, responsáveis pelas atividades metabólicas das células como digestão, respiração, secreção e síntese proteica. Outra característica distinta do seu citoplasma é a presença de filamentos e túbulos do citoesqueleto, que têm como funções: estabilização da forma celular, organização do citoplasma, locomoção e suporte mecânico. A membrana plasmática envolve a célula e separa o meio intracelular do meio extracelular, controlando a passagem de substâncias entre esses meios (permeabilidade seletiva e transporte de

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moléculas) e mantendo a constância do meio intracelular. É também responsável pela interação entre as células e proporciona suporte mecânico para a célula. A membrana plasmática é muito importante para as células e, por isso, será mais bem estudada na Unidade 3. Para melhor compreensão das células eucarióticas, observe a Figura 4 e faça uma comparação com a célula procariótica representada na Figura 3.

Figura 3 Desenho esquemático da célula procariótica representada pela bactéria Escherichia Colli.

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Figura 4 Desenho esquemático da célula eucarionte animal.

8. QUESTÕES AUTOAVALIATIVAS Vamos aproveitar para verificar como está a sua aprendizagem por meio de uma autoavaliação. Tente responder para si mesmo às seguintes questões: 1) O que é uma célula? 2) Qual a constituição básica de uma célula? 3) Quais os dois tipos básicos de células? 4) Quais as diferenças entre esses dois tipos celulares básicos?

9. CONSIDERAÇÕES Nesta primeira unidade, foram feitas breves considerações iniciais sobre a biologia humana, começando com a invenção do microscópio e a descoberta das células, assim como seus principais pesquisadores. Ficou claro que a invenção do microscópio possibilitou a descoberta da célula, que é a unidade estrutural e funcional fundamental dos seres vivos, e isso foi de grande importância para

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as ciências biológicas, pois, a partir daí, foi possível um estudo mais detalhado do organismo vivo, esclarecendo seu funcionamento e até mesmo os mecanismos de manifestações das doenças. Nas próximas unidades, faremos um estudo mais detalhado da estrutura e das funções das células, iniciando com a composição química das células.Esse conhecimento é fundamental para a compreensão do funcionamento do corpo humano.

10. EͳREFERÊNCIAS Lista de Figuras Figura 1 –Gravura de Robert Hooke, seu microscópio e as células da cortiça: disponível em:. Acesso em: 3 ago. 2010. Figura 2 –Gravura de Anton Van Leeuwenhoek e seu microscópio: disponível em: . Acesso em: 3 ago. 2010. Figura 3 –Desenho esquemático da célula procariótica representada pela bactéria Escherichia Colli: disponível em:. Acesso em: 3 ago. 2010. Figura 4 –Desenho esquemático da célula eucarionte animal:disponível em: . Acesso em: 3 maio 2009.

11. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS DE ROBERTIS, E. D. P.; ANDRADE, C. G. T. J. Bases da biologia celular e molecular. 2. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2001. JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 8. ed. Rio de Janeiro: Guanabara, 2005. ALBERTS, B. et al. Fundamentos da Biologia Celular. 2. ed. São Paulo: Artmed, 2007.

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