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title: "A célula: unidade da vida"
book: "Biologia universitária — 1.º ano"
subject: biology
language: pt
chapter: 5
exercises: 12
source: https://one-course.com/books/biology/3/pt/chapter/5-a-celula-unidade-da-vida
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# Capítulo 5 — A célula: unidade da vida

Em 1665 Robert Hooke pôs uma lasca de cortiça sob uma lente e a viu dividida em caixinhas que ele chamou de [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell), em referência aos aposentos de um mosteiro. Dez anos depois um comerciante de [tecidos](https://one-course.com/books/biology/3/pt/chapter/4-planos-de-organizacao-e-tecidos-animais#def-b1-body-plans-tissues-tissue) holandês, Antoni van Leeuwenhoek, polindo as próprias lentes até um [aumento](#def-b1-cell-unit-of-life-resolution) que ninguém mais alcançava, viu seres vivos nadando numa gota de água de lagoa, no raspado dos dentes dele, no próprio sêmen. Foi preciso mais um século e meio para enunciar o que os dois tinham visto: que todo [organismo](https://one-course.com/books/biology/3/pt/chapter/1-o-organismo-um-sistema-em-interacao-com-o-ambiente#def-b1-organism-environment-organism) é feito de [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell), e que toda [célula](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) vem de uma [célula](#def-b1-cell-unit-of-life-cell). Este capítulo enuncia a [teoria celular](#prop-b1-cell-unit-of-life-theory) e as evidências dela, contrasta os dois tipos de [célula](#def-b1-cell-unit-of-life-cell), e descreve os instrumentos — os microscópios, a centrífuga, o frasco de cultura — que nos deixam ver as [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell), desmontá-las e mantê-las vivas fora de um [organismo](https://one-course.com/books/biology/3/pt/chapter/1-o-organismo-um-sistema-em-interacao-com-o-ambiente#def-b1-organism-environment-organism).

## 5.1 A teoria celular

**Definição 5.1 (Célula).**

Uma *célula* é a menor unidade de matéria viva: um volume de *citoplasma* aquoso delimitado por uma *membrana plasmática*, contendo o material genético (DNA) e a maquinaria que o expressa, capaz de captar nutrientes, transformar energia, manter a própria organização e, quando as condições permitem, dividir-se em duas células.

**Proposição 5.2 (A teoria celular).**

1. Todo [organismo](https://one-course.com/books/biology/3/pt/chapter/1-o-organismo-um-sistema-em-interacao-com-o-ambiente#def-b1-organism-environment-organism) é feito de uma ou de várias [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) , e a [célula](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) é a unidade de estrutura e de função dos seres vivos (Schleiden e Schwann, 1838–1839).
2. Toda [célula](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) surge de uma [célula](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) preexistente por divisão (Virchow, 1855: *omnis cellula e cellula* ); não há geração espontânea.
3. O material hereditário é transmitido de [célula](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) a [célula](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) na divisão, de modo que a continuidade da vida é a continuidade das [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) .

**Evidências.** A cortiça de Hooke (1665) e os cortes de plantas de Grew e Malpighi mostraram os [tecidos](https://one-course.com/books/biology/3/pt/chapter/4-planos-de-organizacao-e-tecidos-animais#def-b1-body-plans-tissues-tissue) vegetais como conjuntos de câmaras; as lentes de Leeuwenhoek (década de 1670) mostraram [organismos](https://one-course.com/books/biology/3/pt/chapter/1-o-organismo-um-sistema-em-interacao-com-o-ambiente#def-b1-organism-environment-organism) unicelulares, [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) do sangue e espermatozoides. Dois séculos de lentes cada vez melhores encontraram [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) em todo [tecido](https://one-course.com/books/biology/3/pt/chapter/4-planos-de-organizacao-e-tecidos-animais#def-b1-body-plans-tissues-tissue) examinado, animal tanto quanto vegetal, depois que Schwann reconheceu [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) nucleadas na cartilagem e em embriões. A divisão foi vista diretamente em algas e em embriões, e Virchow não encontrou nenhum [tecido](https://one-course.com/books/biology/3/pt/chapter/4-planos-de-organizacao-e-tecidos-animais#def-b1-body-plans-tissues-tissue), são ou doente, cujas [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) não viessem de outras [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell). Os frascos de pescoço de cisne de Pasteur (1861) — caldos que ficavam estéreis por meses quando a poeira não os alcançava, e que fervilhavam em poucos dias quando ela alcançava — encerraram a questão da geração espontânea. O terceiro enunciado é obra do fim do século XIX, que acompanhou os cromossomos pela divisão ([Capítulo 18](https://one-course.com/books/biology/3/pt/chapter/18-replicacao-do-dna-e-mitose#ch-b1-replication-mitosis)). ∎

![À esquerda: o desenho da cortiça feito por Hooke na Micrographia (1665), as primeiras células jamais figuradas — as paredes vazias de células mortas, vistas em duas orientações. À direita: Antoni van Leeuwenhoek, pintado por Jan Verkolje por volta de 1680, cujos microscópios de lente única mostraram pela primeira vez células vivas.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-cell-unit-of-life/img-f46f3aea9788.jpg)

![À esquerda: o desenho da cortiça feito por Hooke na Micrographia (1665), as primeiras células jamais figuradas — as paredes vazias de células mortas, vistas em duas orientações. À direita: Antoni van Leeuwenhoek, pintado por Jan Verkolje por volta de 1680, cujos microscópios de lente única mostraram pela primeira vez células vivas.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-cell-unit-of-life/img-e60d7727c97f.jpg)

*À esquerda: o desenho da cortiça feito por Hooke na *Micrographia* (1665), as primeiras [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) jamais figuradas — as paredes vazias de [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) mortas, vistas em duas orientações. À direita: Antoni van Leeuwenhoek, pintado por Jan Verkolje por volta de 1680, cujos microscópios de lente única mostraram pela primeira vez [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) vivas.*

**Exemplo 5.3 (Uma célula, muitas células).**

Uma bactéria, uma levedura, uma ameba são [organismos](https://one-course.com/books/biology/3/pt/chapter/1-o-organismo-um-sistema-em-interacao-com-o-ambiente#def-b1-organism-environment-organism) inteiros de uma só [célula](#def-b1-cell-unit-of-life-cell), que fazem tudo — alimentar-se, mover-se, dividir-se — em poucos micrômetros. Um ser humano tem cerca de $3 \times 10^{13}$ [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) de duzentos tipos, nenhuma das quais poderia viver sozinha numa lagoa, e cada uma delas descende por divisões ininterruptas de um único óvulo fecundado. O coelho do [Capítulo 2](https://one-course.com/books/biology/3/pt/chapter/2-organizacao-funcional-de-um-mamifero#ch-b1-mammal-organization) e o carvalho do [Capítulo 3](https://one-course.com/books/biology/3/pt/chapter/3-organizacao-funcional-de-uma-planta-com-flores#ch-b1-flowering-plant-organization) são a mesma teoria aplicada duas vezes.

## 5.2 Dois tipos de célula

**Definição 5.4 (Células procarióticas e eucarióticas).**

Uma *célula procariótica* (bactérias, arqueias) não tem núcleo: o DNA dela, em geral um único cromossomo circular, fica numa região do [citoplasma](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) chamada *nucleoide*, e ela não tem compartimentos delimitados por membrana. Ela é pequena ($0.5\text{ to }5\,\text{µ}\mathrm{m}$) e delimitada por uma [membrana plasmática](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) e, por fora dela, uma *parede celular*. Uma *célula eucariótica* (protistas, fungos, plantas, animais) guarda o DNA dela, na forma de vários cromossomos lineares, dentro de um *núcleo* delimitado por uma membrana dupla, e divide o [citoplasma](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) em *organelas* delimitadas por membrana ([Capítulo 6](https://one-course.com/books/biology/3/pt/chapter/6-organizacao-funcional-da-celula-eucariotica#ch-b1-eukaryotic-cell)). Ela é maior ($10\text{ to }100\,\text{µ}\mathrm{m}$) e tem um esqueleto interno de filamentos proteicos.

![Uma bactéria (Escherichia coli) aberta. Sem núcleo, sem organelas: um cromossomo circular frouxamente dobrado no citoplasma entre milhares de ribossomos, uma parede por fora da membrana plasmática, flagelos para nadar e pili para aderir. Comprimento de cerca de 2\, µ m.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-cell-unit-of-life/fig-7c42bc984262.svg)

*Uma bactéria (*Escherichia coli*) aberta. Sem [núcleo](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk), sem [organelas](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk): um cromossomo circular frouxamente dobrado no [citoplasma](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) entre milhares de ribossomos, uma parede por fora da [membrana plasmática](#def-b1-cell-unit-of-life-cell), flagelos para nadar e pili para aderir. Comprimento de cerca de $2\,\text{µ}\mathrm{m}$.*

![Escherichia coli ao microscópio eletrônico de varredura (a barra no pé da imagem é de 2\, µ m). Bastonetes de 2\, µ m de comprimento, dos quais mil caberiam num milímetro; uma única célula se divide a cada vinte minutos num meio rico. Imagem: NIAID, domínio público.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-cell-unit-of-life/img-71da341e17c8.jpg)

**Escherichia coli* ao [microscópio eletrônico](#prop-b1-cell-unit-of-life-microscopes) de varredura (a barra no pé da imagem é de $2\,\text{µ}\mathrm{m}$). Bastonetes de $2\,\text{µ}\mathrm{m}$ de comprimento, dos quais mil caberiam num milímetro; uma única [célula](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) se divide a cada vinte minutos num meio rico. Imagem: NIAID, domínio público.*

**Proposição 5.5 (A célula bacteriana).**

A *E. coli*, a bactéria-modelo, é um bastonete de $2\,\text{µ}\mathrm{m}$ de comprimento e $0.8\,\text{µ}\mathrm{m}$ de largura: um volume de cerca de $1\,\text{µ}\mathrm{m}^{3}$ que abriga um cromossomo de $4.6 \times 10^{6}$ pares de bases ($1.5\,\mathrm{mm}$ de DNA dobrado dez mil vezes), uns $20\,000$ ribossomos, alguns milhões de moléculas de proteína de $2000$ tipos, e muitas vezes um ou mais *plasmídeos* — pequenas moléculas circulares de DNA que carregam genes adicionais. O envoltório dela é, de dentro para fora, a [membrana plasmática](#def-b1-cell-unit-of-life-cell), uma parede fina de *peptidoglicano* (uma malha de cadeias de açúcares ligadas transversalmente por peptídeos curtos, que resiste à pressão interna da [célula](#def-b1-cell-unit-of-life-cell)) e uma membrana externa. As bactérias com uma parede espessa de peptidoglicano e sem membrana externa retêm o cristal violeta da *coloração de Gram* (gram-positivas); aquelas com parede fina sob uma membrana externa o perdem (gram-negativas, como a *E. coli*). Os flagelos giram como hélices; os pili prendem a [célula](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) a superfícies e a outras [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell).

**Método 5.6 (A coloração de Gram).**

1. Fixe ao calor um esfregaço fino de bactérias sobre uma lâmina.
2. Core com cristal violeta (todas as [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) roxas) e depois com iodo, que forma um complexo grande com o corante dentro das [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) .
3. Enxágue com álcool: o peptidoglicano espesso das [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) gram-positivas se contrai e retém o complexo; a parede fina das gram-negativas, uma vez que o álcool dissolveu a membrana externa, deixa que ele seja lavado.
4. Contraste com um corante rosa (safranina): as [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) gram-positivas aparecem roxas e as gram-negativas, rosas. O resultado indica a estrutura da parede e, com ela, a sensibilidade a muitos antibióticos.

![Os tamanhos das coisas, em escala logarítmica, e os instrumentos que os resolvem. As bactérias ficam logo acima do limite do microscópio óptico; a célula eucariótica é dez vezes maior em cada dimensão, mil vezes em volume.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-cell-unit-of-life/fig-33481402a1b2.svg)

*Os tamanhos das coisas, em escala logarítmica, e os instrumentos que os resolvem. As bactérias ficam logo acima do limite do [microscópio óptico](#prop-b1-cell-unit-of-life-microscopes); a [célula eucariótica](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) é dez vezes maior em cada dimensão, mil vezes em volume.*

**Exemplo 5.7 (Por que a célula eucariótica é compartimentada).**

Uma [célula](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) de $20\,\text{µ}\mathrm{m}$ tem mil vezes o volume de uma bactéria, mas apenas cem vezes a superfície de membrana dela ([Proposição 1.6](https://one-course.com/books/biology/3/pt/chapter/1-o-organismo-um-sistema-em-interacao-com-o-ambiente#prop-b1-organism-environment-sv)). As membranas são onde uma [célula](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) carrega as cadeias transdutoras de energia e os sistemas de transporte dela; o eucarioto recupera superfície dobrando membranas dentro de si — a membrana interna de uma mitocôndria, as lâminas do retículo endoplasmático — e ganha, além disso, câmaras separadas em que químicas incompatíveis (a digestão no lisossomo, a síntese no citosol) podem funcionar lado a lado.

## 5.3 Ver as células: a microscopia

**Definição 5.8 (Aumento e resolução).**

Um microscópio *amplia* (aumenta a imagem) e *resolve* (separa pontos vizinhos). Só o segundo limita o que se pode ver: o *poder de resolução* é a menor distância $d$ entre dois pontos que ainda aparecem distintos,

$$
d = \frac{0.61\,\lambda}{\mathrm{NA}},
$$

em que $\lambda$ é o comprimento de onda da iluminação e $\mathrm{NA}$ a abertura numérica da objetiva (o seno do semiângulo de coleta de luz dela vezes o índice de refração do meio, no máximo cerca de $1.4$ com óleo). Ampliar além do poder de resolução aumenta o borrão, e não o detalhe.

**Proposição 5.9 (Microscópios óptico e eletrônico).**

Com luz visível ($\lambda \approx 550\,\mathrm{nm}$) e $\mathrm{NA} = 1.4$, o *microscópio óptico* resolve $0.24\,\text{µ}\mathrm{m}$: [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell), [núcleos](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk), cloroplastos, mitocôndrias como pontos, bactérias como bastonetes — e espécimes vivos e em movimento. O contraste numa [célula](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) transparente é obtido por coloração (que em geral mata), por *contraste de fase* (que converte diferenças de índice de refração em diferenças de brilho) ou por *fluorescência* (marcar uma molécula com um corante ou uma proteína fluorescente e captar apenas a luz dela). O *microscópio eletrônico* usa elétrons de comprimento de onda de alguns picômetros; a [resolução](#def-b1-cell-unit-of-life-resolution) prática dele, limitada pelas lentes, é de cerca de $0.2\,\mathrm{nm}$ na transmissão (MET: os elétrons atravessam um corte de $50\,\mathrm{nm}$ de espessura corado com metais pesados, o que dá a estrutura interna das [organelas](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk)) e de alguns nanômetros na varredura (MEV: um feixe varre uma superfície recoberta de metal, o que dá o relevo dela em profundidade). A microscopia eletrônica exige vácuo e espécimes mortos, fixados e desidratados.

![O microscópio óptico composto: a objetiva forma uma imagem intermediária ampliada e invertida, que a ocular amplia de novo para o olho. É a abertura numérica da objetiva, e não o aumento total, que determina o que pode ser resolvido.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-cell-unit-of-life/fig-b9bda6faf4d1.svg)

*O [microscópio óptico](#prop-b1-cell-unit-of-life-microscopes) composto: a objetiva forma uma imagem intermediária ampliada e invertida, que a ocular [amplia](#def-b1-cell-unit-of-life-resolution) de novo para o olho. É a abertura numérica da objetiva, e não o [aumento](#def-b1-cell-unit-of-life-resolution) total, que determina o que pode ser resolvido.*

![Um microscópio óptico composto: lâmpada e condensador abaixo da platina, um revólver de objetivas acima dela, oculares binoculares. Resolução de 0.2\, µ m, aumento de até 1000\,, espécimes vivos possíveis.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-cell-unit-of-life/img-d5ca4b483268.jpg)

*Um [microscópio óptico](#prop-b1-cell-unit-of-life-microscopes) composto: lâmpada e condensador abaixo da platina, um revólver de objetivas acima dela, oculares binoculares. [Resolução](#def-b1-cell-unit-of-life-resolution) de $0.2\,\text{µ}\mathrm{m}$, [aumento](#def-b1-cell-unit-of-life-resolution) de até $1000\,$, espécimes vivos possíveis.*

**Método 5.10 (Escolher o instrumento).**

1. Para acompanhar um processo vivo (divisão celular, movimento, uma proteína fluorescente que passa de um compartimento a outro): microscopia óptica, com contraste de fase ou fluorescência, em [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) não fixadas.
2. Para contar e identificar [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) num [tecido](https://one-course.com/books/biology/3/pt/chapter/4-planos-de-organizacao-e-tecidos-animais#def-b1-body-plans-tissues-tissue) : uma preparação fixada, cortada e corada, ao [microscópio óptico](#prop-b1-cell-unit-of-life-microscopes) .
3. Para ver a estrutura interna de uma [organela](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) , de uma membrana, de um vírus: microscopia eletrônica de transmissão de cortes finos, ou de partículas com coloração negativa.
4. Para ver o relevo da superfície de uma [célula](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) ou de um [tecido](https://one-course.com/books/biology/3/pt/chapter/4-planos-de-organizacao-e-tecidos-animais#def-b1-body-plans-tissues-tissue) : microscopia eletrônica de varredura.
5. Para localizar uma proteína: imunofluorescência (óptica) ou marcação com imunogold (eletrônica), com um anticorpo contra ela.

**Exemplo 5.11 (Uma bactéria e uma mitocôndria).**

Ao [microscópio óptico](#prop-b1-cell-unit-of-life-microscopes) com $1000\times$, uma [célula](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) de *E. coli* é um bastonete de $2\,\mathrm{mm}$ na escala da retina, sem interior visível; uma mitocôndria é um ponto no limite da [resolução](#def-b1-cell-unit-of-life-resolution). Num corte de MET a mesma bactéria mostra as duas membranas, a parede, o [nucleoide](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) como uma região fibrosa e pálida e os ribossomos como grânulos escuros; a mitocôndria mostra a membrana dupla e as dobras da membrana interna. Nenhuma das duas está viva.

## 5.4 Desmontar as células e mantê-las vivas

**Definição 5.12 (Fracionamento celular).**

O *fracionamento celular* separa os componentes de uma [célula](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) para estudo. O [tecido](https://one-course.com/books/biology/3/pt/chapter/4-planos-de-organizacao-e-tecidos-animais#def-b1-body-plans-tissues-tissue) é *homogeneizado* — as [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) são rompidas num tampão frio e isotônico, por trituração ou cisalhamento, deixando as [organelas](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) intactas — e o homogeneizado é submetido à *centrifugação diferencial*: uma série de centrifugações de força e duração crescentes, cada uma das quais sedimenta as partículas maiores e mais densas que ainda restam em suspensão. Cada fração é identificada pela aparência ao [microscópio eletrônico](#prop-b1-cell-unit-of-life-microscopes) e pelas *enzimas marcadoras*, atividades que se sabe residirem em um único compartimento.

![Centrifugação diferencial de um homogeneizado. Cada centrifugação sedimenta o que é maior ou mais denso do que aquilo que a anterior deixou em suspensão: primeiro os núcleos, depois as mitocôndrias, depois os fragmentos de membrana, e por fim o citosol solúvel. As enzimas marcadoras dizem para onde foi cada organela.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-cell-unit-of-life/fig-b16b91e813fd.svg)

*[Centrifugação diferencial](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) de um [homogeneizado](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation). Cada centrifugação sedimenta o que é maior ou mais denso do que aquilo que a anterior deixou em suspensão: primeiro os [núcleos](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk), depois as mitocôndrias, depois os fragmentos de membrana, e por fim o citosol solúvel. As [enzimas marcadoras](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) dizem para onde foi cada [organela](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk).*

![Frações depois de centrifugações sucessivas: os sedimentos de núcleos, de mitocôndrias e de microssomos, cada um sob o sobrenadante esclarecido dele.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-cell-unit-of-life/img-bf6ad09e709c.jpg)

*Frações depois de centrifugações sucessivas: os sedimentos de [núcleos](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk), de mitocôndrias e de microssomos, cada um sob o sobrenadante esclarecido dele.*

**Proposição 5.13 (Sedimentação).**

Uma partícula esférica de raio $r$ e densidade $\rho_p$ num fluido de densidade $\rho_f$ e viscosidade $\eta$, num campo centrífugo $g_c$ (um múltiplo de $g$), sedimenta à velocidade estacionária

$$
v = \frac{2}{9}\,\frac{r^2\,(\rho_p - \rho_f)\,g_c}{\eta}
$$

(lei de Stokes). A velocidade cresce com o quadrado do raio: um [núcleo](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) de $5\,\text{µ}\mathrm{m}$ cai cem vezes mais rápido que uma mitocôndria de $0.5\,\text{µ}\mathrm{m}$, que cai mil vezes mais rápido que um ribossomo de $15\,\mathrm{nm}$. É por isso que o mesmo tubo os separa a velocidades crescentes.

**Demonstração.** Na velocidade estacionária o arrasto de Stokes, $6\pi\eta r v$, equilibra o peso aparente da partícula no fluido, $\frac{4}{3}\pi r^3(\rho_p - \rho_f)g_c$; resolver para $v$ dá a fórmula. ∎

**Definição 5.14 (Cultura de células).**

A *cultura de células* mantém as [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) vivas e em divisão fora do [organismo](https://one-course.com/books/biology/3/pt/chapter/1-o-organismo-um-sistema-em-interacao-com-o-ambiente#def-b1-organism-environment-organism), num meio estéril que fornece nutrientes, sais, fatores de crescimento e, para as [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) animais, uma superfície de adesão, à temperatura do [organismo](https://one-course.com/books/biology/3/pt/chapter/1-o-organismo-um-sistema-em-interacao-com-o-ambiente#def-b1-organism-environment-organism). Bactérias e leveduras crescem em meios simples e duplicam em minutos a horas; as [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) animais retiradas de um [tecido](https://one-course.com/books/biology/3/pt/chapter/4-planos-de-organizacao-e-tecidos-animais#def-b1-body-plans-tissues-tissue) (as *culturas primárias*) se dividem um número limitado de vezes, ao passo que as *linhagens celulares* derivadas de tumores ou de [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) transformadas se dividem indefinidamente. A cultura faz da [célula](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) um objeto experimental: um tipo, um meio, uma variável de cada vez.

**Exemplo 5.15 (Uma curva de crescimento).**

Um frasco de *E. coli* num meio rico a $37\,{}^{\circ}\mathrm{C}$: uma fase de latência de meia hora, depois crescimento exponencial — a contagem dobra a cada $20\,\mathrm{min}$, de modo que $N = N_0\,2^{t/20}$ — até que um nutriente se esgote ou os resíduos se acumulem e a cultura atinja um patamar perto de $10^9$ [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) por mililitro. A partir de uma única [célula](#def-b1-cell-unit-of-life-cell), $2^{30} \approx 10^9$ [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) em dez horas. A mesma curva, com um tempo de duplicação de um dia, descreve uma [cultura de células](#def-b1-cell-unit-of-life-culture) humanas.

## 5.5 Exercícios

**Exercício 5.1 ★.**

Enuncie as três proposições da [teoria celular](#prop-b1-cell-unit-of-life-theory) e cite uma evidência para cada uma.

**Solução de Exercício 5.1.**

Todos os [organismos](https://one-course.com/books/biology/3/pt/chapter/1-o-organismo-um-sistema-em-interacao-com-o-ambiente#def-b1-organism-environment-organism) são feitos de [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) (todo [tecido](https://one-course.com/books/biology/3/pt/chapter/4-planos-de-organizacao-e-tecidos-animais#def-b1-body-plans-tissues-tissue) examinado ao microscópio, vegetal e animal, as mostra); toda [célula](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) vem de uma [célula](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) (divisão observada em embriões e algas; os frascos de Pasteur excluem a geração espontânea); o material hereditário passa na divisão (cromossomos acompanhados ao longo da mitose).

**Exercício 5.2 ★.**

Liste quatro diferenças entre uma [célula procariótica](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) e uma eucariótica.

**Solução de Exercício 5.2.**

[Núcleo](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) (ausente / presente), [organelas](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) delimitadas por membrana (ausentes / presentes), cromossomo (um circular / vários lineares), tamanho ($0.5\text{ to }5\,\text{µ}\mathrm{m}$ / $10\text{ to }100\,\text{µ}\mathrm{m}$), parede celular de peptidoglicano (bactérias) / de celulose, de quitina ou nenhuma, citoesqueleto (rudimentar / elaborado).

**Exercício 5.3 ★.**

A partir da figura das escalas de tamanho, quantas bactérias enfileiradas cobrem um ovo de rã? E quantas [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) animais?

**Solução de Exercício 5.3.**

$1\,\mathrm{mm}/1\,\text{µ}\mathrm{m} = 1000$ bactérias; $1000/20 = 50$ [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) animais.

**Exercício 5.4 ★.**

Por que um [microscópio óptico](#prop-b1-cell-unit-of-life-microscopes) de $2000\times$ não mostra mais detalhe que um de $1000\times$?

**Solução de Exercício 5.4.**

A [resolução](#def-b1-cell-unit-of-life-resolution) depende do comprimento de onda e da abertura numérica, e não do [aumento](#def-b1-cell-unit-of-life-resolution); além de cerca de $1000\times$ a imagem só [amplia](#def-b1-cell-unit-of-life-resolution) o borrão do limite de difração ($0.2\,\text{µ}\mathrm{m}$), sem separar nada de novo.

**Exercício 5.5 ★★.**

Calcule o [poder de resolução](#def-b1-cell-unit-of-life-resolution) de uma objetiva de $\mathrm{NA} = 0.65$ em luz verde ($550\,\mathrm{nm}$) e em luz azul ($450\,\mathrm{nm}$). Ela consegue resolver duas bactérias separadas por $0.5\,\text{µ}\mathrm{m}$? E dois ribossomos separados por $30\,\mathrm{nm}$?

**Solução de Exercício 5.5.**

$0.61\times 550/0.65 = 516\,\mathrm{nm}$; em azul, $422\,\mathrm{nm}$. Duas bactérias separadas por $500\,\mathrm{nm}$: por pouco, em luz azul; ribossomos separados por $30\,\mathrm{nm}$: não, por um fator de quinze.

**Exercício 5.6 ★★.**

Uma [coloração de Gram](#prop-b1-cell-unit-of-life-bacterium) de uma cultura mista mostra cocos roxos e bastonetes rosas. O que cada cor diz sobre a parede celular? Qual dos dois é a *E. coli*?

**Solução de Exercício 5.6.**

Roxo: parede espessa de peptidoglicano que retém o complexo cristal violeta–iodo, sem membrana externa (gram-positiva). Rosa: peptidoglicano fino sob uma membrana externa, corante lavado, contraste posterior (gram-negativa). A *E. coli* é um bastonete gram-negativo: os bastonetes rosas.

**Exercício 5.7 ★★.**

Usando a lei de Stokes com $\eta = 1 \times 10^{-3}\,\mathrm{Pa}\,\mathrm{s}$ e $\rho_p - \rho_f =
100\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$, calcule a velocidade de sedimentação de uma mitocôndria ($r = 0.5\,\text{µ}\mathrm{m}$) a $10\,000\,g$ e o tempo para percorrer $5\,\mathrm{cm}$. Repita para um [núcleo](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) ($r = 4\,\text{µ}\mathrm{m}$) a $1000\,g$.

**Solução de Exercício 5.7.**

Mitocôndria: $v = \frac{2}{9}\times(5\times 10^{-7})^2\times 100\times
9.81\times 10^4/10^{-3} = 5.4 \times 10^{-4}\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$; $5\,\mathrm{cm}$ em $92\,\mathrm{s}$. [Núcleo](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) a $1000\,g$: $v = \frac{2}{9}\times(4\times
10^{-6})^2\times 100\times 9810/10^{-3} = 3.5 \times 10^{-3}\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$; $5\,\mathrm{cm}$ em $14\,\mathrm{s}$.

**Exercício 5.8 ★★.**

As atividades marcadoras de um [homogeneizado](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) são: succinato-desidrogenase $80\,\%$ no sedimento 2, $15\,\%$ no sedimento 1, $5\,\%$ no sobrenadante; lactato-desidrogenase $95\,\%$ no sobrenadante final. Interprete cada número, inclusive os $15\,\%$ do sedimento 1.

**Solução de Exercício 5.8.**

A succinato-desidrogenase é mitocondrial: $80\,\%$ das mitocôndrias estão no sedimento 2; os $15\,\%$ do sedimento 1 são mitocôndrias aprisionadas em [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) intactas e restos, ou arrastadas junto com os [núcleos](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk); os $5\,\%$ do sobrenadante vêm de mitocôndrias rompidas durante a homogeneização. A lactato-desidrogenase é citosólica e solúvel: ela fica no sobrenadante final.

**Exercício 5.9 ★★.**

Que microscópio você usaria para (a) observar um glóbulo branco englobar uma bactéria, (b) contar as mitocôndrias num corte de músculo, (c) ver os poros de um envoltório nuclear, (d) ver a forma da superfície de um grão de pólen? Justifique cada escolha.

**Solução de Exercício 5.9.**

(a) Microscopia óptica de contraste de fase em [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) vivas (o processo leva minutos e exige [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) vivas). (b) Microscopia óptica de um corte corado, ou MET para ter certeza (as mitocôndrias estão no limite da óptica). (c) MET (os poros têm $100\,\mathrm{nm}$). (d) MEV (relevo da superfície).

**Exercício 5.10 ★★★.**

Os frascos de Pasteur: um caldo fervido num frasco de pescoço de cisne fica límpido indefinidamente; inclinado de modo que o caldo toque a poeira do pescoço, ele fica turvo em dois dias. Explique o que cada observação exclui e o que o par prova, e diga por que ferver num frasco lacrado não tinha, sozinho, encerrado a questão.

**Solução de Exercício 5.10.**

O frasco límpido exclui que o próprio ar, ou o próprio caldo fervido, gere vida: o ar entra livremente pelo pescoço aberto. O frasco turvo, depois do contato com a poeira, mostra que o que o pescoço havia retido — partículas do ar — é a fonte dos [organismos](https://one-course.com/books/biology/3/pt/chapter/1-o-organismo-um-sistema-em-interacao-com-o-ambiente#def-b1-organism-environment-organism). Juntos eles provam que os micróbios vêm de micróbios carregados pela poeira. Um frasco fervido e lacrado deixava em aberto a objeção de que o lacre havia excluído o ar de que uma “força vital” precisaria; o pescoço de cisne admite o ar e exclui apenas a poeira.

**Exercício 5.11 ★★★.**

Uma cultura de *E. coli* começa com $10^3$ [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) por mililitro e dobra a cada $25\,\mathrm{min}$. Quando ela chega a $10^8$ por mililitro? Se cada [célula](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) tem massa de $1\,\mathrm{pg}$, qual é a massa bacteriana num litro nesse ponto, e por que o crescimento para pouco depois mesmo com glicose em excesso?

**Solução de Exercício 5.11.**

$10^5 = 2^{n}$ dá $n = 16.6$ duplicações, ou seja, $415\,\mathrm{min}$, cerca de $7\,\mathrm{h}$. $10^8\times 10^3\,\mathrm{mL}\times1\,\mathrm{pg} = 0.1\,\mathrm{g}$ por litro. O crescimento para porque o oxigênio (que o meio só consegue fornecer a alguns miligramas por litro), um mineral, ou o acúmulo de ácidos e resíduos se torna limitante, e não a glicose.

**Exercício 5.12 ★★★.**

“A [célula eucariótica](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) é uma bactéria que aprendeu a dobrar.” Discuta em um parágrafo, usando a razão superfície/volume, as membranas das [organelas](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) e o que os compartimentos permitem.

**Solução de Exercício 5.12.**

Uma [célula](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) dez vezes maior em cada dimensão tem um décimo da superfície de membrana por unidade de volume; como as membranas carregam a maquinaria transdutora de energia e de transporte, a [célula](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) grande passaria fome. O eucarioto multiplica a membrana dobrando-a dentro de si (retículo endoplasmático, membrana mitocondrial interna, tilacoides) e, com isso, cria também compartimentos fechados em que processos incompatíveis — digestão ácida, química oxidativa, guarda do DNA — funcionam separadamente, cada um nas próprias condições. A imagem é adequada no que toca às membranas, e incompleta: o eucarioto também ganhou um citoesqueleto e um [núcleo](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk), e as mitocôndrias dele são descendentes de bactérias englobadas, e não dobras.

## 5.6 Problema: Fracionar um fígado

**Problema 5.1.**

Problema de fim de semana — dez gramas de fígado de rato desmontados por centrifugação: sedimentos, marcadores, lei de Stokes e o balanço de uma enzima, terminando no fator de purificação da fração mitocondrial

$10\,\mathrm{g}$ de fígado de rato são [homogeneizados](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) em $50\,\mathrm{mL}$ de sacarose isotônica fria e centrifugados em três etapas: $1000\,g$ por $10\,\mathrm{min}$ (sedimento 1), $10\,000\,g$ por $20\,\mathrm{min}$ (sedimento 2), $100\,000\,g$ por $60\,\mathrm{min}$ (sedimento 3), restando o sobrenadante final. O teor de proteína e duas atividades enzimáticas são medidos no [homogeneizado](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) e em cada fração:

| fração | proteína (mg) | succinato-desidrogenase (U) | lactato-desidrogenase (U) |
| --- | --- | --- | --- |
| [homogeneizado](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) | 2000 | 100 | 400 |
| sedimento 1 | 500 | 15 | 20 |
| sedimento 2 | 200 | 60 | 12 |
| sedimento 3 | 300 | 5 | 8 |
| sobrenadante final | 950 | 4 | 350 |

Tome $\eta = 1 \times 10^{-3}\,\mathrm{Pa}\,\mathrm{s}$ para o meio, um percurso de sedimentação de $5\,\mathrm{cm}$ e $g = 9.81\,\mathrm{m}/\mathrm{s}^{2}$.

**Parte I — O que está onde.**

1. Cite a [organela](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) principal de cada sedimento.
2. Por que o meio de homogeneização precisa ser frio e isotônico?
3. A succinato-desidrogenase é marcadora de qual compartimento? E a lactato-desidrogenase?
4. Calcule a recuperação de proteína: a soma sobre as frações como porcentagem do [homogeneizado](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) . Comente.
5. Calcule da mesma maneira a recuperação de cada atividade enzimática.
6. Calcule o teor de proteína por grama de fígado e a fração da massa fresca do fígado que é proteína.

**Parte II — Lei de Stokes.** Mitocôndrias: raio $0.5\,\text{µ}\mathrm{m}$, excesso de densidade $100\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$. [Núcleos](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk): raio $4\,\text{µ}\mathrm{m}$, mesmo excesso. Ribossomos: raio $12\,\mathrm{nm}$, excesso de densidade $600\,\mathrm{kg}/\mathrm{m}^{3}$.

7. Calcule a velocidade de sedimentação de uma mitocôndria a $10\,000\,g$ e o tempo para percorrer $5\,\mathrm{cm}$ . $20\,\mathrm{min}$ bastam?
8. Calcule a distância que uma mitocôndria percorre durante a primeira centrifugação ( $1000\,g$ , $10\,\mathrm{min}$ ). Que fração das mitocôndrias, uniformemente distribuídas no início, seria sedimentada na primeira etapa?
9. Compare com os $15\,\%$ de succinato-desidrogenase encontrados no sedimento 1. O que mais pode arrastar mitocôndrias para o sedimento 1?
10. Calcule o tempo para um [núcleo](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) percorrer $5\,\mathrm{cm}$ a $1000\,g$ .
11. Calcule o tempo para um ribossomo percorrer $5\,\mathrm{cm}$ a $100\,000\,g$ . Um ribossomo seria sedimentado a $10\,000\,g$ em $20\,\mathrm{min}$ ?
12. Explique por que a sequência de centrifugações é de força crescente e por que cada etapa precisa ser longa o bastante, mas não longa demais.

**Parte III — Atividade específica e purificação.** A atividade específica de uma enzima numa fração é a atividade dela por miligrama de proteína. O fator de purificação de uma fração para uma enzima é a atividade específica dela dividida pela do [homogeneizado](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation); o rendimento é a atividade da fração dividida pela do [homogeneizado](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation).

13. Calcule a atividade específica da succinato-desidrogenase no [homogeneizado](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) e em cada fração.
14. Calcule o fator de purificação e o rendimento da succinato-desidrogenase no sedimento 2.
15. Calcule o fator de purificação da succinato-desidrogenase no sedimento 3 e interprete o valor dele.
16. Calcule a atividade específica da lactato-desidrogenase no [homogeneizado](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) e no sobrenadante final, e o fator de purificação e o rendimento correspondentes.
17. Por que o fator de purificação da enzima citosólica é menor que o da enzima mitocondrial, embora o rendimento dela seja maior?
18. O sedimento 2 contém $12\,\mathrm{U}$ de lactato-desidrogenase. A enzima é em parte mitocondrial? Proponha uma explicação melhor e uma maneira de testá-la.
19. Que fração da proteína do fígado é mitocondrial, se toda a succinato-desidrogenase for mitocondrial e o sedimento 2 tiver $60\,\%$ de pureza? (Dica: use a atividade específica das mitocôndrias puras, deduzida do sedimento 2, e a atividade total.)

**Parte IV — Conferir as frações.**

20. O sedimento 2 é examinado por microscopia eletrônica: qual instrumento e qual preparação, e o que deve ser visto?
21. Como você verificaria se há [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) intactas no sedimento 1, e o que faria se encontrasse muitas?
22. O sedimento 2 é ressuspenso e depositado sobre um gradiente de densidade de sacarose, e depois centrifugado até que cada partícula pare onde a densidade dela iguala a do meio. As mitocôndrias formam banda a $1.18\,\mathrm{g}/\mathrm{mL}$ , os lisossomos a $1.22\,\mathrm{g}/\mathrm{mL}$ e os peroxissomos a $1.24\,\mathrm{g}/\mathrm{mL}$ . Explique por que essa separação funciona quando a [centrifugação diferencial](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) não conseguia obtê-la.
23. A atividade da fosfatase ácida no sedimento 2 sobe bruscamente quando um detergente é acrescentado ao ensaio. Explique, e diga o que isso informa sobre o estado dos lisossomos no sedimento.
24. Um estudante homogeneíza em água pura em vez de sacarose isotônica. Preveja o efeito sobre o sedimento 2 e sobre a distribuição da succinato-desidrogenase e da fosfatase ácida.
25. Resuma o resultado: o fator de purificação e o rendimento da fração mitocondrial, e o que limita cada um.

**Solução de Problema 5.1.**

**1.** Sedimento 1: [núcleos](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) (e [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) intactas, restos). Sedimento 2: mitocôndrias (com lisossomos e peroxissomos). Sedimento 3: microssomos (fragmentos de retículo endoplasmático) e ribossomos. **2.** O frio retarda as enzimas (inclusive as proteases e fosfolipases liberadas pelo rompimento) e preserva as [organelas](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk); o meio é isotônico para que as [organelas](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) não inchem e estourem nem murchem. **3.** Mitocôndrias (membrana interna); citosol. **4.** $500 + 200 + 300 + 950 = 1950\,\mathrm{mg}$, $97.5\,\%$: perdas nas paredes dos tubos e nas transferências. **5.** SDH: $15 + 60 + 5 + 4 = 84$, $84\,\%$ (parte da atividade perdida por danos às mitocôndrias). LDH: $20 + 12 + 8 + 350 = 390$, $97.5\,\%$. **6.** $2000/10 = 200\,\mathrm{mg}/\mathrm{g}$: $20\,\%$ da massa fresca (quase todo o resto é água). **7.** $v = \frac{2}{9}\times(5\times 10^{-7})^2\times 100\times
9.81 \times 10^{4}/10^{-3} = 5.4 \times 10^{-4}\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$; $5\,\mathrm{cm}$ em $92\,\mathrm{s}$: $20\,\mathrm{min}$ é de sobra. **8.** A $1000\,g$, $v = 5.4 \times 10^{-5}\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$; em $600\,\mathrm{s}$, $3.3\,\mathrm{cm}$. Uniformemente distribuídas ao longo de $5\,\mathrm{cm}$, as mitocôndrias a menos de $3.3\,\mathrm{cm}$ do fundo o alcançam: $65\,\%$, se nada mais interviesse. **9.** Só $15\,\%$ de fato sedimentam: um sedimento real não retém tudo o que o alcança (os [núcleos](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) compactados são ressuspensos com cuidado e a camada superior, frouxa, permanece no sobrenadante), e a fórmula superestima a velocidade de [organelas](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) não esféricas e hidratadas. Mitocôndrias dentro de [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) intactas e aderidas aos [núcleos](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) também entram no sedimento 1. **10.** $v = \frac{2}{9}\times(4\times 10^{-6})^2\times 100\times
9810/10^{-3} = 3.5 \times 10^{-3}\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$; $14\,\mathrm{s}$. **11.** $v = \frac{2}{9}\times(1.2\times 10^{-8})^2\times 600\times
9.81 \times 10^{5}/10^{-3} = 1.9 \times 10^{-5}\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$; $5\,\mathrm{cm}$ em $2650\,\mathrm{s}$, $44\,\mathrm{min}$. A $10\,000\,g$ a velocidade é $1.9 \times 10^{-6}\,\mathrm{m}/\mathrm{s}$: em $20\,\mathrm{min}$, $2.3\,\mathrm{mm}$, de modo que os ribossomos ficam no sobrenadante 2. **12.** A velocidade varia com $r^2$: em força baixa só as partículas maiores se movem de modo apreciável, de modo que cada etapa sedimenta uma classe e deixa as menores. Curta demais, a classe é sedimentada de forma incompleta; longa demais, a classe seguinte começa a contaminar o sedimento. **13.** [Homogeneizado](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) $100/2000 = 0.05\,\mathrm{U}/\mathrm{mg}$; sedimento 1 $15/500 = 0.03$; sedimento 2 $60/200 = 0.30$; sedimento 3 $5/300 = 0.017$; sobrenadante $4/950 = 0.004$. **14.** Purificação $0.30/0.05 = 6$; rendimento $60/100 =
60\,\%$. **15.** $0.017/0.05 = 0.33$: o sedimento 3 é empobrecido em mitocôndrias; a pouca atividade que ele retém vem de fragmentos de membrana mitocondrial produzidos pela homogeneização, que sedimentam com os microssomos. **16.** LDH: [homogeneizado](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) $400/2000 = 0.2\,\mathrm{U}/\mathrm{mg}$; sobrenadante $350/950 = 0.37\,\mathrm{U}/\mathrm{mg}$; purificação $1.8$; rendimento $87.5\,\%$. **17.** O citosol é metade da proteína da [célula](#def-b1-cell-unit-of-life-cell), de modo que mesmo um citosol puro só pode dobrar a atividade específica; as mitocôndrias são um sexto ou menos, de modo que isolá-las concentra as enzimas delas seis vezes ou mais. O rendimento é alto para a enzima solúvel porque ela não se perde junto com as [organelas](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) danificadas. **18.** Não: o sedimento 2 retém $200\,\mathrm{mg}$ de proteína e aprisiona sobrenadante entre as partículas dele; $12\,\mathrm{U}$ são $3\,\%$ do total, compatível com citosol aprisionado. Teste: lave o sedimento (ressuspenda e centrifugue de novo): uma enzima aprisionada sai, uma enzima ligada fica. **19.** Se o sedimento 2 tem $60\,\%$ de mitocôndrias, as mitocôndrias puras têm $0.30/0.6 = 0.5\,\mathrm{U}/\mathrm{mg}$; as $100\,\mathrm{U}$ do fígado correspondem então a $200\,\mathrm{mg}$ de proteína mitocondrial, $10\,\%$ dos $2000\,\mathrm{mg}$. **20.** MET de um sedimento fixado, incluído, cortado em cortes finos e corado com metais pesados: perfis em forma de feijão com membrana dupla e cristas, com alguns lisossomos (corpos densos) e peroxissomos entre eles. **21.** Observe uma gota do sedimento ressuspenso ao microscópio de contraste de fase e conte as [células](#def-b1-cell-unit-of-life-cell) intactas entre os [núcleos](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) livres; se houver muitas, homogeneíze de forma mais completa (mais golpes, pistilo mais justo) e centrifugue de novo, já que [organelas](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) aprisionadas baixam todos os rendimentos. **22.** A [centrifugação diferencial](#def-b1-cell-unit-of-life-fractionation) separa por tamanho (velocidade $\propto r^2$) e as três [organelas](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) têm tamanhos parecidos; num gradiente de densidade uma partícula para na própria densidade, seja qual for o tamanho dela, e as três densidades diferem. **23.** Lisossomos intactos mantêm a enzima dentro de uma membrana que o substrato não atravessa (latência); o detergente rompe a membrana e a expõe. Os lisossomos do sedimento estão, portanto, quase todos intactos. **24.** A água é hipotônica: as [organelas](#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) incham e estouram. Mitocôndrias e lisossomos se rompem, de modo que o sedimento 2 encolhe; a succinato-desidrogenase (ligada à membrana) vai em parte para o sedimento 3 como fragmentos de membrana; a fosfatase ácida (solúvel dentro do lisossomo) é liberada no sobrenadante final. **25.** Fator de purificação $6$, rendimento $60\,\%$. O fator é limitado pela contaminação (lisossomos, peroxissomos, citosol aprisionado: o sedimento 2 tem $60\,\%$ de mitocôndrias); o rendimento, pelas mitocôndrias perdidas para o sedimento 1 (aprisionadas) e rompidas durante a homogeneização.