Pretende-se transmitir, como base de partida, os conceitos fundamentais da célula como unidade estrutural e estruturante dos seres vivos. Serão abordados os principais elementos topológicos e metabólicos celulares em procarióticas e eucarióticas. No decorrer do trabalho serão disponibilizados dados fundamentais sobre a microscópica organização estrutural da célula, é objectivo deste trabalho que os presentes reconheçam a importância celular no mundo vivo bem como distinguir os vários tipos de células existentes e os seus constituintes.
Objectivos:
- Olhar retrospectivo à história da célula.
- Dar a conhecer as dimensões reduzidas da célula.
- Estudar a unidade estrutural e funcional da célula.
- Diferenciar os vários tipos de células.
- Distinguir os vários constituintes da célula.
A história da célula:
A descoberta da célula está intimamente ligada á invenção do microscópio, devido às suas dimensões extremamente reduzidas é impossível visualizar a maior parte das células a olho nu. Em 1590 Jansen inventou o micróscopio, 75 anos mais tarde Robert Hook fazendo uso deste magnifico utensílio examinou cortiça e introduziu o termo "célula". Em 1676 Antoni Van Leeuwenhoek visualizou pela primeira vez bactérias, posteriormente no decorrer dos anos 1838 e 1839 Schleiden e Schwann surgiram com a "teoria celular", no ano seguinte Purkinje chamou ao conteúdo das células "protagonista", porem mais tarde este novo viria a ser alterado para "citoplasma". Em 1866 Haeckel revelou que o núcleo da célula é o organelo responsável pela transmissão dos caracteres hereditários, com base nestes estudos em 1903 Sutton estabeleceu a Teoria Cromossómica da Hereditariedade. Knoll e Ruska em 1933 inventaram o microscópio electrónico que possibilitou visualizar a unidade estrutural e funcional da célula. Watson e Crick em 1953 propuseram o modelo de dupla hélice para o DNA, 12 anos mais tarde J. Monod chegou a conclusão que a sintese proteica se realiza no citoplasma.
Todas estas invenções e teorias vieram culminar com uma das maiores criações jamais conseguidas pelo Homem em 1996 nasce o primeiro animal clonado a ovelha "Dolly".
O corpo humano adulto é formado por cerca de 10 triliões de células. As maiores células do corpo humano têm aproximadamente o mesmo diâmetro de um fio de cabelo, mas a maioria são menores do que isso têm cerca de um décimo do diâmetro de um fio de cabelo humano, ou seja, um fio de cabelo tem cerca de 100 mícrones de diâmetro (um mícron é um milionésimo de um metro assim 100 mícrones correspondem a um décimo de um milímetro), deste modo uma célula humana comum pode ter cerca de um décimo do diâmetro de um fio de cabelo (10 mícrones). O dedo mínimo do pé representa 2 a 3 bilhões de células, dependendo do seu tamanho, em analogia considerando uma casa grande cheia de ervilhas, a casa corresponderia ao dedo mínimo do pé e as ervilhas às células. Em 1993 com a invenção do microscópio electrónico foi finalmente possível revelar a ultra estrutura celular.
Video 1 - Actividade celular registada pelo microscópio electrónico
in: http://www.youtube.com/watch?v=MY-zcuYB0_w&feature=related
A unidade estrutural e funcional da célula:
Possuindo não apenas unidade de composição mas também unidade funcional, a célula é a unidade básica da vida de todos os seres vivos, de cujo trabalho depende a própria vida.
A unidade básica de estrutura e de função de todo o mundo animal é a célula. Algumas células são tão simples que não apresentam núcleo individualizado e perfeitamente organizado, sendo nesse caso designadas por células procarióticas (por exemplo: bactérias e cianofíceas). As células que apresentam uma organização estrutural mais complexa, nomeadamente no que se refere ao núcleo, que aparece completamente organizado e delimitado por um invólucro, chamam-se células eucarióticas. Os dois tipos de células possuem membrana celular e citoplasma.
Figura 1 - Célula procariótica e célula eucariótica vegetal
In: http://biologiacesaresezar.editorasaraiva.com.br/biologia/site/apoioaoprofessor/apoiovolume1.cfm
A célula é um sistema aberto. É um sistema, pois contém um conjunto de elementos em interacção ou, de forma mais completa, é um conjunto de elementos em interacção dinâmica, organizados em função de um objectivo. É aberto, porque ocorrem constantes trocas com o meio em que se insere, ora recebendo deste (energia, matéria, informação), ora fornecendo-lhe algo (desperdícios, etc.).
Na sua constituição, tanto a célula animal como a célula vegetal apresenta citoplasma, núcleo e membrana celular, também denominada membrana plasmática, membrana citoplasmática ou plasmalema.
Componentes celulares e as suas características:
Membrana plasmática, é o invólucro que mantém a integridade celular, separa o meio intracelular do meio extra celular e é a principal responsável pelo controlo das trocas entre a célula e o seu meio ambiente, quer se trate de um meio líquido ou de outras células. A membrana permite a passagem de algumas substâncias mais facilmente que outras. Esta importantíssima propriedade é chamada de permeabilidade selectiva da membrana
Figura 3 - Núcleo
Mitocôndrias, estão envolvidas em processos de obtenção de energia por parte da célula, são a sede de importantes fenómenos respiratórios.
Cloroplastos, são organelos que possuem dupla membrana e estruturas lamelares mergulhadas no estroma, é nos cloroplastos que ocorre a fotossíntese.
Vacúolos, são organelos de tamanho variável, rodeados por uma membrana, podem armazenar gases, pigmentos, açúcares, proteínas ou outras substâncias, participa no equilíbrio hídrico da célula.
Parede celular, confere e envolve as células conferindo-lhes protecção, rigidez e resistência.
Figura 7 - Parede celularin: http://www.maristas.org.br/colegios/assuncao/pags/site_colegio/espaco/Celula_vegetal/texto1.htm
Centríolos, intervêm na formação do fuso acromático na divisão celular.
Retículo endoplasmático, consiste num sistema de sáculos, vesículas e canalículos, envolvido na síntese de proteínas, lípidos e hormonas. Permite a circulação de materiais.
Aparelho ou complexo de Golgi, tem como funções a acumulação e o transporte de proteínas, intervém em fenómenos de secreção.
Lisossomas, organito onde ocorre a decomposição de moléculas e estruturas celulares.
Figura 11 - Lisossomas
in: http://www.dbio.uevora.pt/jaraujo/biocel/ordem.organitosmembranares.htm
Ribossomas, responsável por uma etapa da síntese proteica por vezes associadas ao retículo endoplasmático.
Citosqueleto, responsável pela forma da célula consiste numa rede de fibras intercruzadas.
Diferenças entre célula animal e célula vegetal:
| Estrutura | Célula Vegetal | Célula Animal |
|---|---|---|
| Parede celular | Presente | Ausente |
| Plastos | Presentes | Ausentes |
| Vacúolos | As dimensões aumentam com a idade da célula e diminuem em número | Pequenos |
| Membrana | Presente | Presente |
| Citoplasma | Presente | Presente |
| Núcleo | Presente | Presente |
| Centríolos | Ausente | Presente |
Figura 14 - Célula eucariótica animal
Figura 15 -Célula eucarótica animal
Os vários constituintes da célula:
As células são constituídas por elementos químicos tais como: oxigénio, carbono, hidrogénio, azoto, fósforo e enxofre e representam aproximadamente 99% do seu peso, a grande fatia desta percentagem pertence ao oxigénio com 65%, seguido do carbono com 18%, o hidrogénio com 10% e o azoto 3%. No entanto não se deverão ignorar elementos químicos como o sódio, o magnésio, o cálcio, o potássio, o ferro, o cloro, o iodo, o bromo e o zinco que embora presentes em pequenas quantidades nas células ocupam 4% desempenhando funções igualmente importantes.
A unidade biológica da célula não se limita às características estruturais e funcionais; ela revela-se também a nível molecular. Os seres vivos são formados por células que, por sua vez, são organizados a partir de substâncias químicas determinadas. É possível agrupar os constituintes químicos de uma célula em dois conjuntos: compostos inorgânicos e compostos orgânicos.
A água é um composto inorgânico que actua como meio de difusão de substâncias intervindo em reacções de hidrólise, actua também na manutenção do equilíbrio osmótico dos organismos em relação ao meio ambiente, tem a capacidade de agir como regulador térmico não permitindo variações bruscas de temperaturas. É a substancia química mais abundante na natureza e nos seres vivos e por isso participa em todos os processos vitais, toma parte nas reacções celulares, serve como solvente e como veiculo de transporte de materiais no interior dos organismos vivos.
Outro dos compostos inorgânicos presentes nas células são os sais minerais, estas substanciais além de actuarem na fotossíntese transportam gazes e actuam no equilíbrio da água no organismo.
A matéria viva contém quatro tipos básicos de substâncias orgânicas: proteínas, glícidos, lípidos, e ácidos nucleicos, todas elas são formadas por conjuntos (polímeros) de unidades estruturais, respectivamente, aminoácidos, monossacarídeos, ácidos gordos, glicerol e nucleótidos.
As proteínas são macromoléculas de acentuado peso molecular, nos seres vivos são vitais no desempenho de funções motoras, de transporte, hormonais, estruturais e imunológicas. Existem dois tipos de proteínas as compostas e as proteínas simples, as proteínas compostas fornecem por hidrólise aminoácidos e prostéticos, as proteínas simples, por hidrólise, libertam aminoácidos.
Os glícidos são compostos orgânicos à base de hidrogénio, oxigénio e carbono que tem como finalidade disponibilizar energia, são responsáveis pela rigidez dos tecidos, são concebidos pelas células vegetais através da quimiossíntese e da fotossíntese. Podem ser classificados em três tipos: monossacarídeos ou oses (açucares que não sofrem hidrólise), oligossacarídeos (quando hidrolisados podem fornecer oses) e polissacarídeos (por hidrólise fornecem um grande numero de oses).
Os lípidos são compostos que por hidrólise produzem ácidos gordos e outras substâncias, possuem características comuns a sua insolubilidade em água e a sua solubilidade em solventes orgânicos, podem ser complexos, esteróides ou simples, os lípidos complexos são ácidos gordos e álcoois, os lípidos simples por hidrólise produzem ácidos gordos e álcoois, os esteróides são formados por álcoois de cadeia longa e ácidos gordos.
Os ácidos nucleicos são da maior importância, já que têm como funções o controlo da actividade celular, a síntese proteica e o suporte da informação hereditária, garantindo, assim, a transmissão das características e a perpetuação das espécies. Existem dois tipos de ácidos diferentes o ADN e o ARN, estes dois ácidos, que constituem a básica química da hereditariedade, podem ser encontrados em todos os seres vivos.
Estes quatro compostos orgânicos encontram-se distribuídos da seguinte forma: proteínas 10%; glícidos 0,4%; lípidos 2% e ácidos nucleicos 1,1%.
Conclusão:
Devido às dimensões reduzidas dá célula a descoberta da mesma esteve intimamente ligada ao microscópio, foi através do estudo pormenorizado das imagens obtidas através deste instrumento que Schleiden e Schwann formularam a Teoria Celular na qual concluíram que todos os seres vivos, animais e vegetais, são formados por células, enunciaram que era a célula a unidade de reprodução, de desenvolvimento e de hereditariedade de todos os seres vivos e que todas as células provêm de células preexistentes. Com o decorrer dos anos e o consequente desenvolvimento tecnológico foi possível concluir que a célula possui uma unidade estrutural e funcional própria, de acordo com a sua estrutura é possível nomear três tipos de células diferentes procarióticas e eucarióticas (vegetal/animal), constituidas por diferentes componentes, estruturas e organelos com funções específicas. É possível agrupar os constituintes químicos de uma célula em dois conjuntos: compostos inorgânicos e compostos orgânicos, a matéria viva contém quatro tipos básicos de substâncias orgânicas: proteínas, glícidos, lípidos, e ácidos nucleicos o composto com maior presença na célula é a água, por isso, se diz que água é vida.
Bibliografia:
- Livros:
- CARRAJOLA, C.; CASTRO, M.J.; HILÁRIO, T. - Planeta com Vida Biologia (volume 2). 1ª Edição, Edições Santillana Constância, Carnaxide, 2007.
- MATIAS, O.; MARTINS, P. - Biologia 10/11 (livro do professor). Areal Editores, Porto, 2007.
- Internet:
http://biologiacesaresezar.editorasaraiva.com.br/biologia/site/apoioaoprofessor/apoiovolume1.cfm - Diferenças entre Procarióticas e Eucarióticas.
http://www.cientic.com/ - Unidade estrutural e funcional e diferenças entre células animais e vegetais.
http://www.molecularexpressions.com/cells/plants/vacuole.html - Unidade estrutural.
http://www.maristas.org.br/colegios/assuncao/pags/site_colegio/espaco/Celula_vegetal/texto1.htm - Unidade estrutural.
http://www.dbio.uevora.pt/jaraujo/biocel/ordem.organitosmembranares.htm - Unidade estrutural.
http://www.assis.unesp.br/%7Eegalhard/orgcito.htm - Unidade estrutural.
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