A célula é a unidade básica de um organismo vivo. Em organismos multicelulares (organismos com mais de uma célula), um conjunto de células que trabalham em conjunto para desempenhar funções semelhantes é chamado de tecido. No próximo nível superior de organização, vários tecidos que desempenham funções coordenadas formam órgãos. Finalmente, os órgãos que trabalham em conjunto para realizar processos gerais formam sistemas corporais.
Tipos de células
Organismos multicelulares contêm uma vasta gama de células altamente especializadas. As plantas contêm células radiculares, células foliares e células estaminais. Os humanos contêm células da pele, células nervosas e células sexuais. Cada tipo de célula é estruturado para desempenhar uma função altamente especializada. Muitas vezes, o exame da estrutura de uma célula revela muito sobre sua função no organismo. Por exemplo, certas células do intestino delgado desenvolveram microfilhos (pêlos) que promovem a absorção de alimentos. As células nervosas, ou neurônios, são outro tipo de célula especializada cuja forma reflete a função. As células nervosas consistem de um corpo celular e de ligações longas, chamadas axônios, que conduzem os impulsos nervosos. Os dendritos são apegos mais curtos que recebem impulsos nervosos.
As células sensoriais são células que detectam informação do ambiente externo e transmitem essa informação para o cérebro. As células sensoriais muitas vezes têm formas e estruturas incomuns que contribuem para a sua função. As células de haste na retina do olho, por exemplo, não se parecem com nenhuma outra célula do corpo humano. Com a forma de uma haste, estas células têm uma região sensível à luz que contém numerosos discos. Dentro de cada disco está incorporado um pigmento especial sensível à luz que capta a luz. Quando o pigmento recebe luz do ambiente externo, as células nervosas no olho são acionadas para enviar um impulso nervoso no cérebro. Desta forma, os seres humanos são capazes de detectar a luz.
As células, contudo, também podem existir como organismos unicelulares. Os organismos chamados protists, por exemplo, são organismos unicelulares. Exemplos de protistas incluem o organismo microscópico chamado Paramecium e a alga unicelular chamada Chlamydomonas .
Prokaryotes e eucariotas. Dois tipos de células são reconhecidos nos seres vivos: procariotas e eucariotas. A palavra procariotas significa literalmente “antes do núcleo”. Como o nome sugere, prokaryotes são células que não têm núcleo distinto. A maioria dos organismos procariotas são unicelulares, tais como bactérias e algas.
O termo eucariotas significa “núcleo verdadeiro”. Os eucariotas têm um núcleo distinto e organelas distintas. Uma organela é uma pequena estrutura que desempenha um conjunto específico de funções dentro da célula eucariótica. Estas organelas são mantidas juntas por membranas. Além da falta de um núcleo, os procariotas também têm falta destas organelas distintas.
A estrutura e função das células
A estrutura básica de todas as células, sejam procariotas e eucariotas, é a mesma. Todas as células têm uma cobertura externa chamada membrana plasmática. A membrana plasmática mantém a célula unida e permite a passagem de substâncias para dentro e para fora da célula. Com algumas pequenas exceções, as membranas plasmáticas são as mesmas em procariotas e eucariotas.
O interior de ambos os tipos de células é chamado de citoplasma. Dentro do citoplasma de eucariotas estão incorporadas as organelas celulares. Como foi observado acima, o citoplasma do procariotas não contém organelas. Finalmente, ambos os tipos de células contêm pequenas estruturas chamadas ribossomos. Os ribossomos são os locais dentro das células onde as proteínas são produzidas. (As proteínas são moléculas grandes que são essenciais para a estrutura e funcionamento de todas as células vivas). Os ribossomas não são delimitados por membranas e não são considerados, portanto, como organelas.
Palavras a Conhecer
Parede celular: Um revestimento exterior resistente que cobre a membrana plasmática de bactérias e células vegetais.
Cilia: Projecções curtas que cobrem a superfície de algumas células e permitem o movimento.
Citoplasma: A substância semifluida de uma célula contendo organelas e encerrada pela membrana celular.
Citoesqueleto: A rede de filamentos que fornecem estrutura e movimento de uma célula.
DNA (ácido desoxirribonucleico): O material genético no núcleo de células que contém informação para o desenvolvimento de um organismo.
Retículo Endoplásmico: A rede de membranas que se estende por toda a célula e está envolvida na síntese de proteínas e metabolismo lipídico.
Enzima: Qualquer uma das numerosas proteínas complexas que são produzidas por células vivas e que provocam reacções bioquímicas específicas.
Eukaryote: Uma célula que contém um núcleo e organelas distintos.
Flagelum: Uma estrutura esbranquiçada que permite o movimento em algumas células.
Corpo de Golgi: Organela que ordena, modifica, e embala moléculas.
Membrana: Uma camada fina e flexível de tecido vegetal ou animal que cobre, alinha, separa ou mantém unidas, ou liga partes de um organismo.
Mitocôndrio: A casa de força da célula que contém as enzimas necessárias para transformar os alimentos em energia.
Envolvente nuclear: A membrana dupla que envolve o núcleo.
Poro nuclear: Aberturas minúsculas que guardam o invólucro nuclear.
Nucleolus: A região mais escura dentro do nucléolo onde as subunidades ribossómicas são fabricadas.
Núcleo: O centro de controlo de uma célula que contém o ADN.
Organela: Um “órgão” celular ligado à membrana que desempenha um conjunto específico de funções dentro de uma célula eucariótica.
Pili: Projecções curtas que ajudam as bactérias a fixarem-se aos tecidos.
Membrana plasmática: A membrana de uma célula.
Plastídeo: Uma organela em forma de vesícula encontrada em células vegetais.
Prokaryote: Uma célula sem um núcleo verdadeiro.
Proteína: Moléculas grandes que são essenciais para a estrutura e funcionamento de todas as células vivas.
Protist: Um organismo unicelular eucariótico.
Ribossoma: Uma proteína composta por duas subunidades que funcionam na síntese de proteínas.
Vacuole: Uma organela de células vegetais que preenche o espaço.
Vesícula: Uma esfera ligada à membrana que contém uma variedade de substâncias nas células.
A estrutura dos procariotas. Um exemplo de um prokaryote típico é a célula bacteriana. As células bacterianas podem ter a forma de varetas, esferas ou saca-rolhas. Como todas as células, o procariotas é limitado por uma membrana plasmática. Ao redor desta membrana plasmática está uma parede celular. Além disso, em algumas bactérias, um material gelatinoso, conhecido como cápsula, reveste a parede celular. Muitas bactérias causadoras de doenças têm cápsulas. A cápsula fornece uma camada extra de proteção para as bactérias. As bactérias patogénicas com cápsulas tendem a causar doenças muito mais graves do que as que não têm cápsulas.
Dentro do citoplasma do procariotas está um nucleóide, uma região onde o material genético da célula é armazenado. (Os genes determinam as características transmitidas de uma geração para a seguinte). O nucleóide não é um núcleo verdadeiro porque não está rodeado por uma membrana. Também dentro do citoplasma há numerosos ribossomos.
Anexados à parede celular de algumas bactérias são flagelos, estruturas esbranquiçadas que tornam possível o movimento das bactérias. Algumas bactérias também têm pili, pequenas projeções em forma de dedos que ajudam as bactérias a se apegar aos tecidos. As bactérias não podem causar doenças se não conseguirem se apegar aos tecidos. Bactérias que causam pneumonia, por exemplo, ligam-se aos tecidos do pulmão. A pilosidade bacteriana facilita muito esta ligação aos tecidos. Assim, bactérias com pili, como aquelas com cápsulas, são frequentemente mais mortíferas do que aquelas sem pili.
A estrutura dos eucariotas. As organelas encontradas nas eucariotas incluem o sistema de membrana, composto pela membrana plasmática, retículo endoplasmático, corpo de Golgi e vesículas; o núcleo; citoesqueleto; e mitocôndrias. Além disso, as células vegetais têm organelas especiais não encontradas em células animais. Estas organelas são os cloroplastos, a parede celular e os vacúolos. (Veja o desenho de uma célula vegetal na página 435.)
Membrana plasmática. A membrana plasmática da célula é frequentemente descrita como seletivamente permeável. Esse termo significa que algumas substâncias são capazes de passar através da membrana, mas outras não. Por exemplo, os produtos formados pela decomposição dos alimentos podem passar para uma célula, e os produtos residuais formados dentro da célula podem passar para fora da célula. Desde os anos 60, os cientistas aprenderam muito sobre a forma como a membrana plasmática funciona. Parece que alguns materiais são capazes de passar
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através de pequenos orifícios na membrana por sua própria vontade. Outros são ajudados a passar através da membrana por moléculas localizadas na superfície e dentro da própria membrana. O estudo da estrutura e função da membrana plasmática é um dos mais fascinantes em toda a biologia celular.
Retículo Endoplásmico. O retículo endoplasmático (RE) consiste de folhas achatadas, sacos e tubos de membrana que cobrem toda a extensão do citoplasma de uma célula eucariótica. O RE parece algo como um sistema muito complexo de metrô ou rodovias. Essa analogia não é má, pois uma das principais funções das ER é transportar materiais através da célula.
Dois tipos de ER podem ser identificados em uma célula. Um tipo é chamado ER bruto e o outro é chamado ER suave. A diferença entre os dois é que o ER rugoso contém ribossomos na sua superfície externa, dando-lhe uma aparência rugosa ou granulosa. O Rough ER está envolvido no processo de síntese (produção) e transporte de proteínas. As proteínas feitas nos ribossomas ligados às ER rugosas são modificadas, “embaladas”, e depois enviadas para várias partes da célula para utilização. Algumas são enviadas para a membrana plasmática, onde são movidas para fora da célula e para outras partes do corpo do organismo para uso.
O ER suave tem muitas funções diferentes, incluindo a fabricação de lipídios (materiais semelhantes a gordura), o transporte de proteínas e a transmissão de mensagens nervosas.
O corpo Golgi. O corpo de Golgi é nomeado pelo seu descobridor, o cientista italiano do século XIX Camillo Golgi (1843-1926). É uma das organelas com formas mais invulgares. Parecendo um pouco uma pilha de panquecas, o corpo do Golgi é constituído por uma pilha de sacos de membrana, achatados. Ao redor do corpo do Golgi estão numerosas pequenas vesículas (partículas) ligadas por membranas. A função do corpo do Golgi e suas vesículas é classificar, modificar e embalar moléculas grandes que são secretadas pela célula ou usadas dentro da célula para várias funções.
O corpo do Golgi pode ser comparado ao departamento de envio e recebimento de uma grande empresa. Cada corpo Golgi dentro de uma célula tem uma face cis, que é semelhante à divisão de recepção do departamento. Aqui, o corpo Golgi recebe moléculas fabricadas no retículo endoplasmático. A face trans do corpo Golgi pode ser comparada à divisão de expedição do departamento. É o local de onde as moléculas modificadas e embaladas são transportadas para os seus destinos.
Vesículas. As vesículas são pequenas partículas esféricas que contêm vários tipos de moléculas. Algumas vesículas, como já foi dito, são usadas para transportar moléculas do retículo endoplasmático para o corpo Golgi e do corpo Golgi para vários destinos. Tipos especiais de vesículas desempenham também outras funções. Lisossomos são vesículas que contêm enzimas envolvidas na digestão celular. Alguns protists, por exemplo, engolfam outras células para a alimentação. Num processo chamado fagocitose (pronuncia-se FA-go-sy-to-sis), o protista envolve uma partícula de alimento e engolfa-a dentro de uma vesícula. Esta vesícula contendo alimentos é transportada dentro do citoplasma do protista até entrar em contacto com um lisossoma. A vesícula alimentar e o lisossoma fundem-se e as enzimas dentro do lisossoma são libertadas para dentro da vesícula alimentar. As enzimas decompõem o alimento em partes menores para uso pelo protista.
O núcleo. O núcleo é o centro de controle da célula. Sob um microscópio, o núcleo parece uma bolha escura, com uma região mais escura, chamada nucléolo, centrada dentro dela. O nucléolo é o local onde partes dos ribossomos são fabricadas. Ao redor do núcleo está uma membrana dupla chamada de envelope nuclear. O envelope nuclear é coberto por pequenas aberturas chamadas poros nucleares.
O núcleo dirige todas as actividades celulares através do controlo da síntese de proteínas. As proteínas são compostos químicos críticos que controlam quase tudo o que as células fazem. Além disso, elas compõem o material a partir do qual as células e as próprias partes celulares são feitas.
As instruções para fazer proteínas são armazenadas dentro do núcleo em uma molécula helicoidal chamada ácido desoxirribonucleico, ou DNA. As moléculas de DNA diferem umas das outras com base em certas unidades químicas, chamadas bases nitrogenadas, que elas contêm. A forma como as bases de nitrogênio estão dispostas dentro de qualquer molécula de DNA carrega uma “mensagem” genética específica. Um arranjo de bases de nitrogênio pode carregar a instrução “Fazer proteína A”, outro arranjo de bases pode carregar a mensagem “Fazer proteína B”, mas um terceiro arranjo pode codificar a mensagem “Fazer proteína C”, e assim por diante.
O primeiro passo na síntese de proteínas começa no núcleo. Dentro do núcleo, o DNA é traduzido em uma molécula chamada ácido ribonucleico mensageiro (mRNA). O MRNA então deixa o núcleo através dos poros nucleares. Uma vez no citoplasma, o mRNA se liga aos ribossomos e inicia a síntese protéica. As proteínas feitas nos ribossomos podem ser usadas dentro da mesma célula ou enviadas para fora da célula através da membrana plasmática para uso por outras células.
O citoesqueleto. O citoesqueleto é a estrutura do esqueleto da célula. No entanto, em vez de osso, o esqueleto da célula é constituído por três tipos de filamentos de proteínas que formam redes. Estas redes dão forma à célula e permitem o movimento celular. Os três tipos de fibras citoesqueléticas são microtúbulos, filamentos de actina e filamentos intermediários.
Os microtubos são tubos muito finos e longos que formam uma rede de “trilhas” sobre as quais várias organelas se movimentam dentro da célula. As microtubulas também formam pequenas estruturas emparelhadas chamadas centríolos dentro das células animais. Estas estruturas não são consideradas organelas porque não são delimitadas por membranas. Os centríolos estão envolvidos no processo de divisão celular (reprodução).
Algumas células eucarióticas movem-se por meio de microtubulos ligados ao exterior da membrana plasmática. Estas microtubulas são chamadas de flagelos e cílios. As células com cílios também desempenham funções importantes no corpo humano. As vias respiratórias dos seres humanos e de outros animais são revestidas com tais células que varrem os detritos e bactérias para cima, para fora dos pulmões e para dentro da garganta. Ali, os detritos são tossidos da garganta ou engolidos para o tracto digestivo, onde as enzimas digestivas destroem as bactérias nocivas.
Os filamentos de actina são especialmente proeminentes nas células musculares, onde proporcionam a contracção do tecido muscular. Os filamentos intermediários são relativamente fortes e são frequentemente usados para ancorar organelas no citoplasma.
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Mitocôndria. As mitocôndrias são as centrais de energia das células. Cada mitocôndria em forma de salsicha é coberta por uma membrana exterior. A membrana interna de uma mitocôndria é dobrada em compartimentos chamados cristae (que significa “caixa”). A matriz, ou espaço interno criado pela cristae, contém as enzimas necessárias para as muitas reacções químicas que eventualmente transformam as moléculas dos alimentos em energia.
Organelas vegetais. As células vegetais têm várias organelas não encontradas nas células animais. Estas incluem plastídeos, vacúolos, e uma parede celular.
Plastids são organelas do tipo vesícula que desempenham uma variedade de funções em plantas. Por exemplo, os amiloplastos armazenam amido e os cromoplastos armazenam moléculas de pigmento que dão a algumas plantas as suas cores vibrantes laranja e amarelo. Os cloroplastos são plastídeos que realizam a fotossíntese, um processo no qual a água e o dióxido de carbono são transformados em açúcares.
Vacuoles são grandes vesículas ligadas por uma única membrana. Em muitas células vegetais, ocupam cerca de 90 por cento do espaço celular. Eles desempenham uma variedade de funções na célula, incluindo o armazenamento de compostos orgânicos, produtos residuais, pigmentos e compostos venenosos, bem como funções digestivas.
Todas as células vegetais têm uma parede celular que envolve a membrana plasmática. A parede celular das plantas consiste de uma substância de carboidratos dura chamada celulose depositada em um meio ou rede de outros carboidratos. (Um carboidrato é um composto constituído por carbono, hidrogénio e oxigénio encontrado nas plantas e utilizado como alimento pelo homem e outros animais). A parede celular fornece uma camada adicional de proteção entre o conteúdo da célula e o ambiente externo. A crocância de uma maçã, por exemplo, é atribuída à presença destas paredes celulares.