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Prof. Márcio Germello

MICROSCOPIA - Histórico: simples (uma lente) =Leeuwenhoek x Hooke => composto (dois sistemas de lentes) - Medidas usadas na microscopia: micrometro μm (10-6 m) e nanometro nm (10-9 m) - Qualidade do microscópio diretamente relacionada com nitidez e detalhe da imagem ampliada - Poder de resolução é a capacidade de distinguir dois pontos próximos em uma imagem - A olho nu, distinguimos pontos a 0,1mm um do outro. - Logo, nosso limite de resolução (olho nu) é de 0,1mm - Portanto, qto menor o lim de resolução, maior o poder de resolução - Tipos de microscopia: 1) óptico (fotônico) = possui 3 sistemas de lentes ópticas : condensador, objetivas, oculares

• Como funciona?

Luz passa pelo condensador => atravessa o objeto => objetiva => ocular => observador • regra:

Aumento da ocular x Aumento da objetiva = valor da ampliação total 10x 50x = 500x

• Atuais microscópios: aumentos de 100 a 1500x • Limite de resolução : 0,25μm, portanto, distingue pontos a no mínimo 0,25μm de distancia, 400x maior

que o olho nu. 2) eletrônico (trabalha com vácuo)

• aumentos de 5000 a 100.000x, com limite de resolução de 0,001μm. • 250x maior que o óptico, 100.000x maior que o olho nu. • Feixes de elétrons!

2.1) eletrônico de transmissão => Feixe de elétrons atravessa o objeto e forma a imagem 2.2) eletrônico de varredura => Analisador da superfície dos objetos - Técnicas para observação em microscopia (técnicas citológicas) a) Observação vital (exame a fresco) = material vivo (cor natural) é colocado para observação b) Fixação e coloração de células

- fixação em formol, ác acético, álcool (morte celular, para preservação) - coloração da estrutura de interesse (com corantes específicos)

c) Esfregaço (para o caso de células pouco unidas) d) Esmagamento (para separar as células de um tecido) => o material é esmagado e) Corte manual (quando o material biológico tem células unidas = cortes histológicos) f) Inclusão e corte com micrótomo

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condensador = concentra os raios que atravessam o objeto objetivas = formação da imagem oculares = projetam a imagem para o observador

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- Outras técnicas de estudo das células 1) Fracionamento celular - etapas: 1o = maceração das células (usando instrumento como cotonete) (e homogeneização)

2o = centrífuga (material passa a se depositar no fundo) 600g, 10min (600x a aceleração da gravidade na Terra) = precipitação do núcleo 20.000g , 30min = precipitação das mitocôndrias 100.000g, 90min = precipitação de estruturas membranosas

2) Uso de radioatividade celular Ex: uso de timina radioativa; Ex2: uso de uracila radioativa - identificação de momento específico no metabolismo celular

FOTOSSINTESE E QUIMIOSSINTESE

Síntese de compostos orgânicos na presença de luz; também é gerado O2. - Equação Global: 12H2O + 6 CO2 6 O2 + C6H12O6 + 6H2O (luz) - Ocorre nos cloroplastos - A luz é sempre capturada na forma de fótons - Regra: Quanto maior o comprimento de onda, menor a energia absorvida; - Ocorre excitação de elétrons da molécula e transferência de energia - Etapas da fotossíntese:

- Fotoquímica (etapa clara – reações à luz) => dependente de luz => fotofosforilação cíclica e acíclica; e fotólise da água; => local: tilacóide - Química (etapa escura) => independente de luz, mas dependente da etapa clara => ciclo de Calvin-Benson (ciclo das pentoses); => local: estroma A) Fotoquímica ( ou etapa clara – reações à luz ) A.1) Fotofosforilação cíclica forma ATP

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A.2) Fotofosforilação acíclica forma ATP e NADPH +H+

A.3) Fotólise da água (reação de hill) quebra da molécula de água na presença de luz 2 H2O 4H+ + 4e´ + 1O2. E Os elétrons ? reposição para a clorofila do fotossistema II B) Química ( ou etapa escura ) Ciclo de Calvin-Benson - 3 etapas: fixação do CO2, formação de açucares e regeneração da ribulose monofosfato e do NADP oxidado

Obs.: Nos organismos procariontes, as reações da etapa fotoquímica ocorrem nas lamelas

fotossintetizantes, junto à membrana lipoprotéica celular. * Fotossintese C3,C4 e CAM Todas as plantas realizam as duas etapas da fotossíntese : etapa clara e etapa escura. Entretanto,pode-se diferenciar,na etapa escura, por alguns aspectos:

A enzima que faz a fixação do CO2 é rubisco. Entretanto, rubisco é uma carboxilase (fixa CO2) e oxigenase (fixa O2). Portanto, em excesso de Oxigênio, ela pode fixar Oxigênio e aí não acontece fotossíntese, mas fotorrespiração, com geração de aminoácidos. Então, é necessário separar as plantas em função de como procedem na etapa escura: Plantas C3 (soja, feijão e trigo, arroz, centeio) - células do mesófilo com Rubisco podem fixar CO2 ou O2, dependendo da concentração: - fixam CO2 (função carboxilase da rubisco) => fotossíntese (ciclo de calvin-benson) - fixam O2 (função oxigenase da rubisco) => fotorrespiração

Fotossistema II

Fotossistema I

Destinos para o gliceraldeído 3-fosfato - 1/3 é convertido a amido (armazenado no cloroplasto) - 2/3 é convertido em sacarose (levado para outros órgãos)

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Fixam CO2 em composto de 3C (pois o de 6 Carbonos da junção do CO2 com a ribulose é instável)

Plantas C4 (milho, sorgo, cana) - Não há rubisco nas células do mesófilo, onde há o parênquima clorofiliano (fotossíntese) - nas células do mesófilo com PEP carboxilase => fixação de CO2 em composto de 4C

PEP (fosfoenolpiruvato) + CO2 => oxalacetato - nas células da bainha do feixe vascular => há rubisco - ocorre o ciclo de calvin - conclusões : plantas C4 evitam a fotorrespiração; são mais eficientes na fixação de CO2; há separação espacial entre a fixação do CO2 pela pep carboxilase e o ciclo de calvin-benson

Plantas CAM - utilizam PEP a noite => separação temporal (estômatos abertos) entre a fixação de CO2 e o ciclo. - fixação do CO2 em composto de 4C (por isso, C4 à noite)

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Obs2: Quimiossíntese - Processo autótrofo, no qual um organismo utiliza a energia proveniente da oxidação de compostos inorgânicos na produção de substâncias orgânicas. O Processo é dividido em duas etapas: Primeira etapa: oxidação das substâncias inorgânicas —>liberação de H+ e é => gera ATP e NADPH Segunda etapa: o ATP permite a fixação do CO2 e formação dos compostos orgânicos.

RESPIRAÇÃO CELULAR Processo de conversão das ligações químicas de moléculas ricas em energia que pode ser usada nos processos vitais. - é um processo gradual de quebra! - Ocorre oxidação completa da glicose em CO2 e H20 - 3 etapas:

Célula eucariótica Célula procariótica Glicólise Citosol (citoplasma) Citosol (citoplasma) Ciclo de Krebs Matriz mitocondrial Citosol (citoplasma) Cadeia respiratória (Cadeia transp. dos elétrons)

Crista mitocondrial Membrana plasmática

A) Glicólise

B) Oxidação do Piruvato (ácido pirúvico) – Na matriz mitocondrial

C) Ciclo de Krebs (Ciclo do ácido cítrico)

Saldo até ciclo de Krebs: 10 NADH + H+, 2 FADH2 e 4 ATP D) Cadeia transportadora de elétrons => - ocorre transferência dos elétrons entre os citocromos - estímulo a liberação de H+ para o espaço intermembrana - o oxigênio é o aceptor final de H+ e elétrons - Regra: (carregadores de H+ e elétrons geram energia) 1 NADH 3 ATP. e 1 FADH2 2 ATP

Após a glicólise, dúvida : há ou não oxigênio? Se há O2, ocorre oxidação do piruvato, ciclo de Krebs e Cadeia Respiratória. Se não há oxigênio, ocorre fermentação.

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- Logo: 10 NADH + 2 FADH2 + 4 ATP 38 ATP (modelo tradicional)

Obs. Deve-se descontar 2 ATP da entrada dos H+ pertencentes aos NADH + H+ citosólicos nas mitocôndrias saldo final : 36 ATP

* A fermentação é um processo anaeróbio que ocorre no citosol - oxidação parcial da molécula (não gera CO2 E H20, gera ácido ou álcool ou ácido acético) - importância: reoxidação do NADH a NAD+

Obs: respiração celular anaeróbia não é o mesmo que fermentação Organismos que realizam as etapas da respiração, mas o aceptor final dos elétrons não é o oxigênio.

OBS2: INIBIDORES E DESACOPLADORES - Inibidores: existem drogas capazes de atuar especificamente em cada complexo, levando ao interrupção da cadeia de transporte de elétrons, e com isso não se forma gradiente de prótons, interrompendo a síntese de ATP também. Estas são drogas letais. - Desacopladores: Existem substâncias lipofílicas, que são capazes de atravessar a membrana impermeável interna da mitocôndria. Algumas dessas substâncias são levemente básicas, ou ácidos muito fracos, capazes de se protonarem no pH do meio intramembranar, e levam estes prótons até a matriz. Dessa forma, eles impedem a formação gradiente de prótons, e a energia que seria usada para a síntese de ATP é dissipada na forma de calor. Este mecanismo torna a oxigenação do O2 mais favorável, e a mitocôndria passa a consumir muito mais oxigênio que o normal.

CONSEQUENCIAS PROTEICAS DAS MUTAÇÕES As mutações podem ser: sinônimas, sem sentido, sentido trocado (perda de sentido) e mudança no quadro de leitura.

Ácido pirúvico é o aceptor final dos elétrons e H+ na láctica. O Acetaldeído é o aceptor final dos elétrons e H+ na alcoólica.

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