Biologia Celular e Molecular, 9ª edição

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Totalmente renovado! O clássico Biologia Celular e Molecular chega à nona edição totalmente renovado, e não apenas no aspecto gráfico: todos os capítulos foram minuciosamente revisados e atualizados com base nas mais recentes pesquisas; novas micrografias eletrônicas foram adicionadas, e todos os desenhos foram refeitos e aperfeiçoados. Algumas das muitas novidades desta edição: Mais detalhes sobre a origem e o crescimento da parede das células vegetais, Novas informações sobre a penetração de macromoléculas proteicas nos plastos, Textos atualizados sobre as moléculas que participam da fotossíntese, Proteínas recentemente descobertas que participam do retículo endoplasmático, Novos tópicos sobre as proteínas das membranas dos lisossomos, Especificação das proteínas do envoltório nuclear, Envelopatias (distúrbios decorrentes de mutações nas proteínas do envelope nuclear, Descrição dos compartimentos ou domínios nucleares, Mais informações sobre células-tronco, Mais conteúdo sobre os fatores que controlam o ciclo celular.

18 capítulos

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1 - Introdução: Visão Panorâmica sobre a Estrutura, as Funções e a Evolução das Células

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1 | Introdução: Visão Panorâmica sobre a Estrutura, as Funções e a Evolução das Células

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Introdução:

Visão Panorâmica sobre a Estrutura, as Funções e a

Evolução das Células

■ Vírus são parasitos intracelulares obrigatórios, 3

■ Riquétsias e clamídias são células incompletas e, por essa razão, só proliferam no interior de uma célula completa, 3

■ Há apenas dois tipos básicos de células: procariontes e eucariontes, 3

■ Células procariontes são “pobres” em membranas, 3

■ Células eucariontes são compartimentadas, 5

■ O citoplasma é constituído por matriz, organelas e depósitos diversos, 5

■ Membrana plasmática, 5

■ Mitocôndrias, 5

■ Retículo endoplasmático, 5

■ Endossomos, 6

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Aparelho de Golgi, 6

Lisossomos, 6

Peroxissomos, 8

Citoesqueleto, 9

Depósitos citoplasmáticos, 9

 

2 - Tecnologia da Biologia Celular e Molecular: Alguns Exemplos

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2 | Tecnologia da Biologia Celular e Molecular: Alguns Exemplos

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■ Confecção de cortes para estudo nos microscópios óptico e eletrônico, 21

■ Microscópio óptico ou microscópio de luz, 22

■ O microscópio eletrônico possibilitou a visualização de estruturas celulares não visíveis ao microscópio óptico por contar com poder resolutivo muito maior, 24

■ Citoquímica: compreende técnicas diversas para a identificação e a localização das moléculas que constituem as células, 28

■ A microscopia de fluorescência é geralmente aplicada com técnicas citoquímicas, 29

■ A imunocitoquímica localiza moléculas proteicas específicas, 30

■ Macromoléculas como proteínas, DNA e RNA podem ser isoladas por cromatografia em coluna, 32

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Tecnologia da

Biologia Celular e Molecular:

Alguns Exemplos

■ O tamanho das moléculas proteicas pode ser determinado por eletroforese em gel de poliacrilamida, 33

■ A radioautografia é muito empregada para se estudar os locais de síntese e o destino de macromoléculas, 33

 

3 - Bases Macromoleculares da Constituição Celular

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3 | Bases Macromoleculares da Constituição Celular

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■ As células são constituídas de macromoléculas poliméricas, 43

■ A molécula da água é assimétrica, 43

■ O grau de afinidade pela água apresenta papel relevante nas propriedades biológicas das macromoléculas, 44

■ Proteínas são polímeros de aminoácidos, 44

■ A sequência de aminoácidos influi na forma tridimensional e no papel biológico das moléculas proteicas, 46

■ Moléculas chaperonas auxiliam na formação das complexas moléculas proteicas e na destruição das proteínas defeituosas, 47

■ Os genes controlam o metabolismo celular por meio das enzimas, 47

■ A atividade enzimática é muito sensível à ação de diversos fatores, 51

■ Para aumentar sua eficiência, as enzimas se agrupam em complexos ou se prendem a membranas, 51

■ Cadeias enzimáticas funcionam sob regulação, 51

■ Isoenzimas são moléculas ligeiramente diferentes da mesma enzima, 52

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4 - Papel das Mitocôndrias na Transformação e no Armazenamento de Energia

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4 | Papel das Mitocôndrias na Transformação e no Armazenamento de Energia

4

Papel das

Mitocôndrias na

Transformação e no

Armazenamento de Energia

■ A glicólise anaeróbia produz apenas 2 mols de ATP por cada mol de glicose, 69

■ Graças à fosforilação oxidativa, cada mol de glicose produz mais 36 mols de ATP, 69

■ Frequentemente, as mitocôndrias situam-se em locais próximos aos que necessitam de energia (ATP), 71

■ Ultraestrutura e organização funcional das mitocôndrias, 72

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67

■ A transferência de energia para ADP, transformando-o em

ATP, deve-se a um processo quimiosmótico, 76

■ As mitocôndrias apresentam um genoma próprio, embora incompleto, 77

■ Origem das mitocôndrias, 78

■ Resumo, 79

■ Bibliografia, 80

23.11.11 02:14:04

Roteiro

■ Para realizar suas atividades, as células utilizam a energia contida nas ligações químicas dos nutrientes que, geral-

 

5 - Membrana Plasmática

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5 | Membrana Plasmática

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Lipídios das membranas, 83

A membrana é uma estrutura lipoproteica fluida, 84

Proteínas da membrana plasmática, 85

Glicoproteínas e glicolipídios são marcadores responsáveis pelos grupos sanguíneos, 86

A membrana plasmática é assimétrica, 86

Visualização das proteínas integrais das membranas, 87

As unidades de membrana têm diferentes funções, 87

Glicocálice, 88

As células se reconhecem, 89

Transporte através da membrana, 89

Reciclagem de membrana plasmática, 93

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Membrana

Plasmática

■ Microvilos são prolongamentos que aumentam a superfície de absorção das células, 94

■ Estereocílios são prolongamentos imóveis que aumentam a superfície de algumas células epiteliais, 95

■ Aderência entre as células por meio das CAM, glicoproteínas transmembrana, 97

 

6 - Comunicações Celulares por meio de Sinais Químicos

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6 | Comunicações Celulares por meio de Sinais Químicos

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■ A resposta a um sinal químico pode variar conforme as características do receptor, 107

■ Os hormônios geralmente são produzidos pelas glândulas endócrinas, 107

■ As células neuroendócrinas do hipotálamo são importantes para a coordenação do sistema endócrino, 108

■ Algumas respostas a hormônios são imediatas; porém, duram pouco , 109

■ Hormônios lipossolúveis têm ação mais prolongada, 109

■ Mecanismo de ação dos hormônios que atuam por intermédio de receptores da membrana, 111

■ Receptores catalíticos são glicoproteínas transmembrana com atividade enzimática, 112

■ Receptores que atuam na proteína G aumentam a concentração de Ca2+ ou de cAMP, 113

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Comunicações

Celulares por meio de Sinais

Químicos

■ As proteínas G atuam por meio de duas vias: uma dependente de cAMP e a outra dependente de íons Ca2+ liberados do REL pela ação de trifosfato de inositol, 113

 

7 - Bases Moleculares do Citoesqueleto e dos Movimentos Celulares

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7 | Bases Moleculares do Citoesqueleto e dos Movimentos Celulares

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Microtúbulos, 121

Filamentos de actina, 125

Filamentos intermediários, 126

Movimentos celulares, 128

A maioria dos movimentos celulares se deve ao deslizamento de estruturas macromoleculares umas sobre as outras, 128

■ A célula muscular estriada é altamente especializada na transformação de energia química em energia mecânica, 128

■ O sarcômero é a unidade funcional das fibras musculares estriadas esqueléticas e cardíacas, 129

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Bases Moleculares do Citoesqueleto e dos Movimentos

Celulares

■ O deslizamento dos filamentos de actina e miosina encurta os sarcômeros e causa a contração muscular, 129

■ A liberação de íons Ca2+ do retículo endoplasmático liso transmite para o interior da fibra muscular estriada o estímulo contrátil recebido pela membrana, 130

■ Outros exemplos da interação de actina e miosina, 133

 

8 - Núcleo da Célula

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8  |  Núcleo da Célula

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Núcleo da Célula

Celia Guadalupe T. J. Andrade

Berenice Quinzani Jordão

■■ O envoltório nu­clear protege o material genético, 145

■■ O envoltório nu­clear é perfurado pelos complexos de poros, 147

■■ A Ran controla o sentido da translocação de moléculas pelos poros, 149

■■ A lâmina nu­clear confere forma e estabilidade ao envoltório nu­clear, 150

■■ O material genético está na forma de cromatina, 151

■■ A cromatina é constituí­da por DNA complexado com proteínas, 151

■■ Estrutura molecular da cromatina, 154

■■ Cromatina e expressão da informação genética, 155

■■ Os genes podem estar repetidos, 157

■■ Estados funcionais da cromatina, 157

■■ O tamanho do nucléolo varia com a atividade celular, 158

■■ Composição quí­mica e ultraestrutura do nucléo­lo, 158

■■ Biogênese de ribossomos, 159

■■ Síntese e processamento do rRNA, 159

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9 - Ciclo Celular e Meiose

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9  |  Ciclo Celular e Meiose

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9

Ciclo Celular e Meiose

Berenice Quinzani Jordão

Celia Guadalupe T. J. Andrade

■■ O ciclo celular compreende duas etapas coordenadas: uma de crescimento e outra de divisão em duas células-filhas, 177

■■ Fases do ciclo celular | A síntese de DNA ocorre na fase S da intérfase, 178

■■ Duração dos perío­dos do ciclo, 179

■■ Eventos bioquí­micos da intérfase, 180

■■ A replicação do DNA é semiconservativa, 181

■■ Características gerais da replicação do DNA, 182

■■ As células apresentam mecanismos para manter a integridade do seu DNA, 185

■■ Mitose: a divisão do núcleo é seguida pela divisão citoplasmática, 186

■■ As características da divisão citoplasmática nas células animais e vegetais, 191

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Controle genético do ciclo celular, 192

O controle que os complexos G1-Cdk e G1/S-Cdk exercem, 193

 

10 - Organelas Envolvidas na Síntese e na Degradação deMacromoléculas

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10  |  Organelas Envolvidas na Síntese e na Degradação de Macromoléculas

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Organelas

Envolvidas na

Síntese e na

Degradação de

Macromoléculas

Celia Guadalupe T. J. Andrade

Berenice Quinzani Jordão

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Retículo endoplasmático, 205

Composição quí­mica, 208

Membranas do RE são lipoproteicas e assimétricas, 208

Conteú­do das cisternas, 209

O RER sintetiza e segrega as cadeias polipeptídicas, 209

Proteí­nas que se situam no RE recebem marcação específica, 212

O REL participa da síntese de lipídios da célula, 213

O REL participa da desintoxicação no organismo, 214

Participação na metabolização do glicogênio, 215

O REL armazena, libera e capta ío­ns Ca2+, 215

Exportação de lipídios do REL, 215

Complexo de Golgi, 216

O complexo de Golgi é formado por vários compartimentos em se­quência, 216

 

11 - Divisão deTrabalho entre as Células: Diferenciação

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11  |  Divisão de Trabalho entre as Células: Diferenciação

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Divisão de

Trabalho entre as Células:

Diferenciação

Chao Yun Irene Yan

■■ Diferenciação é o grau de especialização; potencialidade é a capacidade de originar outros tipos celulares, 235

■■ A biologia do desenvolvimento pesquisa a diferenciação na embriogênese, 236

■■ Nos animais, a diferenciação celular começa na fase embrionária de gástrula, 236

■■ A diferenciação resulta de uma série de expressões gênicas controladas, 237

■■ Durante a diferenciação, há ativação de determinados genes e inativação de outros, 239

■■ Que fatores controlam os processos de diferenciação celular?, 240

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■■ A diferenciação celular não se restringe a embriões e con­tinua no organismo adulto, 240

■■ O processo de diferenciação não é irreversível, 241

■■ Alguns tecidos contêm células-tronco ou “stem cells“ capazes de multiplicação e diferenciação para repor células diferenciadas, 241

 

12 - Biologia da Interação Célula-Matriz Extracelular

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12  |  Biologia da Interação Célula-Matriz Extracelular

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■■ A matriz é constituí­da basicamente por proteí­nas fibrosas

(colágeno e elastina) embebidas em um gel hidrofílico de polissacarídios associados ou não a proteí­nas, 248

■■ Glicosaminoglicanas e proteoglicanas constituem famílias de compostos altamente hidrofílicos, com múltiplas funções, 248

■■ Fibronectina e laminina são glicoproteínas alongadas, multiadesivas e extracelulares que têm em suas moléculas re­giões que as prendem a células e a componentes da matriz, 249

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245

Biologia da

Interação

Célula-Matriz

Extracelular

■■ As integrinas constituem um complexo de receptores celulares que prendem as células à matriz, 249

■■ A lâmina basal tem papel relevante na biologia e na patologia dos tecidos, 251

■■ Os componentes fibrilares e fibrosos (colágenos e elastina) da matriz desempenham várias funções nos tecidos, 252

■■ Resumo, 255

 

13 - Célula Vegetal

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13  |  Célula Vegetal

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Célula Vegetal

Berenice Quinzani Jordão

Celia Guadalupe T. J. Andrade

■■ A parede das células vegetais é um tipo de matriz extracelular rígida, 259

■■ Composição quí­mica: a parede celular é constituí­da por fibrilas de celulose embebidas em uma matriz de outros componentes,

■■ Estrutura da parede celular, 264

■■ Origem e crescimento da parede celular, 266

■■ As células vegetais também se interconectam e se comunicam como ocorre com as células animais, 269

■■ As células vegetais têm vacúo­los com características próprias, diferentes dos pequenos vacúo­los das células animais, 270

■■ Citoesqueleto: importância nas atividades das células vegetais, 271

■■ Os plastos, dos quais os mais importantes são os cloroplastos, são estruturas características das células vegetais, 272

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■■ A origem evolutiva dos cloroplastos e das mitocôndrias parece ter ocorrido por eventos simbió­ticos independentes, 273

 

14 - Células Procariontes

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14  |  Células Procariontes

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■■ A estrutura das bactérias é simples apesar de sua diversidade e complexidade metabólica, 293

■■ O metabolismo bacteriano é muito diversificado, 297

■■ Para resistirem aos ambientes adversos, as bactérias formam esporos, 298

■■ As bactérias se dividem por fissão, e não por mitose, 300

■■ A transferência de informação genética (DNA) de uma bactéria para outra ocorre com fre­quência, 301

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291

Células

Procariontes

■■ As bactérias se movimentam pela rotação de flagelos movidos por fluxo de prótons, 304

■■ Micoplasmas são as células procariontes mais simples, 304

■■ As cianobactérias ou cianofíceas (“algas azuis”) são as bactérias fotossintéticas mais aperfeiçoadas, 304

■■ Resumo, 305

■■ Bibliografia, 306

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Roteiro

■■ As células procariontes não apresentam envoltório nu­clear nem o elaborado sistema de membranas encontrado

 

15 - Mecanismos de Regulação das Atividades Celulares: Como se Originam Algumas Doenças

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15  |  Mecanismos de Regulação das Atividades Celulares: Como se Originam Algumas Doenças

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■■ Alterações qualitativas e quantitativas do DNA regulam atividades fisiológicas, mas podem causar doen­ças, 309

■■ O processo de replicação do DNA é muito preciso, mas pode gerar doen­ças se os poucos erros cometidos não forem corrigidos, 311

■■ Alterações na tradução são pouco conhecidas, 311

■■ Muitas proteí­nas passam por inúmeras modificações pós-traducionais após a síntese das cadeias de aminoá­cidos, 311

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307

Mecanismos de Regulação das Atividades

Celulares: Como se Originam

Algumas Doenças

■■ Os processos de regulação das atividades gênicas e enzimáticas são de grande importância para a homeostase, 311

■■ Defeitos nas proteí­nas estruturais também podem causar doen­ças, 312

■■ Doenças podem ser causadas por defeitos na síntese ou na degradação de componentes celulares, 312

■■ Resumo, 312

 

16 - Célula Cancerosa

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16  |  Célula Cancerosa

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■■ Os tumores malignos (cânceres) originam metástases; os benignos permanecem localizados, 315

■■ Dependendo do tumor, as metástases mostram preferência por determinados tecidos, 315

■■ Diferentes agentes podem causar câncer, 316

■■ O estudo de células cultivadas in vitro tem esclarecido muitos aspectos da biologia molecular do ciclo celular normal e de suas alterações no câncer, 316

■■ O tipo celular originário influi muito nas características dos diversos tumores, 317

■■ Características morfológicas, moleculares e funcionais da célula cancerosa, 317

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313

Célula

Cancerosa

■■ Cada tumor é um clone celular anormal que se formou por sucessivas alterações no DNA, 319

■■ Principais genes que participam da formação de tumores, 319

■■ Genes supressores de tumores, 319

■■ Oncogenes, 321

■■ Tumores causados por vírus, 322

■■ Observações finais sobre a complexidade do câncer, 322

 

17 - Os Vírus e suas Relações com as Células

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17  |  Os Vírus e suas Relações com as Células

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■■ Os vírus são genes móveis que se multiplicam utilizando a maquinaria de síntese das células, 327

■■ O cultivo de vírus só pode ser feito em células, 327

■■ Os vírus são constituí­dos por pequena variedade de moléculas, 327

■■ Em muitos vírus, os capsômeros formam uma hélice ou um icosaedro | Alguns vírus apresentam invólucro, 328

■■ O estudo da proliferação dos bacterió­fagos abriu caminho para o esclarecimento da multiplicação dos vírus animais e vegetais, 330

■■ Os raros movimentos dos vírus são decorrentes da modificação na estrutura quaternária das proteí­nas, 333

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325

Os Vírus e suas

Relações com as Células

■■ Os vírus animais se multiplicam basicamente da mesma maneira que os bacterió­fagos, 334

■■ Os vírus causam diversas doenças no homem e nos animais, 335

■■ Doenças dos vegetais (pragas) causadas por vírus são muito comuns, 336

 

Glossário

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Glossário

339

Glossário

Junqueira Glossario.indd 339

30.11.11 14:25:34

340

JJ

A

Acrocêntrico. Cromossomo com o centrômero subterminal, isto é, deslocado para uma das extremidades.

Acetil-CoA (acetilcoenzima A). Intermediá­rio metabólico originado do catabolismo de diversos compostos, como

ácidos graxos e utilizado como substrato inicial do ciclo respiratório ou ciclo do ácido cítrico (cíclico do ácido tri­ carboxílico), que tem lugar nas mitocôndrias.

Actina. Proteí­na muito abundante no citoplasma das células eucariontes e que existe sob a forma de monômeros globosos

(actina G) ou sob a forma de filamentos flexíveis constituí­ dos pela polimerização da actina G. Os filamentos de actina fazem parte do citoesqueleto e participam dos movimentos de partículas e da célula como um todo. Participam também da constituição e manutenção da forma das células.

Adenilato-ciclase. Enzima ligada à membrana celular que catalisa a síntese de AMP (adenosina monofosfato) cíclico ou cAMP, a partir de ATP. O cAMP é um componente importante de diversas vias intracelulares transmissoras de sinais recebidos pela célula.

 

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