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Biologia Celular
Introdução
A Biologia Celular (antiga Citologia) é a parte da Biologia que estuda todas as organelas celulares e seus comportamentos. Procura diferenciar as células tanto animais como vegetais, observando também as grandes semelhanças.
Histórico
1590 : Invenção do microscópio pelos holandeses Francis e Zacarias Janssen, fabricantes de óculos. Seu microscópio aumentava a imagem de 10 a 30 vezes e foi usado pela primeira vez para observar pulgas e insetos.
1665 : Robert Hooke, em seu trabalho Micrografia, relatou pequenas cavidades ("cells") em cortes de cortiça, de onde se originou o termo célula.
1674 : Leeuwenhoek observou diversas estruturas unicelulares: espermatozóides de peixes, hemácias. Um dos maiores colecionadores de lentes da época, foi o primeiro a observar os micróbios.
1831 : Robert Bown pesquisando células de orquídeas, descreveu o núcleo celular.
1838 - 1839 : Schwann emitiram a Teoria Celular: "Todos os seres vivos (animais e vegetais) são formados por células."
1858 : Virchow emitiu o aforismo ominis cellula et cellula - toda célula provém de outra preexistente.
1962 : Watson e Crick, estabeleceram o modelo da molécula do DNA, recebendo, em função disso, o prêmio Nobel de Medicina e Fisiologia.
Tamanho e formas das células
As dimensões das células variam de espécie, contudo a maioria tem tamanho inferior ao do poder de resolução do olho humano. Em geral, as células oscilam entre 0,1 mícron e 1mm.
As células podem ser:
- Microscópicas: a absoluta maioria.
- Macroscópicas: Alga Nitella, fibras de algodão, células de urtiga, fibras de linho. Os exemplos são poucos numerosos. A forma é muito variada.
Leis Celulares
Lei da constância do volume celular ou lei de Driesch
O volume é constante para todas as células de um mesmo tecido, em todos os indivíduos da mesma espécie e mesmo grau de desenvolvimento (ou seja, mesma idade).
De acordo com essa lei, o volume celular independe do tamanho do indivíduo. De fato, analisando-se células hepáticas de um anão e de um gigante, pode-se verificar que, nos dois casos, o volume das células é o mesmo. Isso significa que a diferença no tamanho dos órgãos deve-se ao número de células que, no gigante, é muito maior. A lei de Driesch não se aplica às chamadas células permanentes.
Lei de Spencer
Segundo Spencer, a superfície de uma célula varia de acordo com o quadrado da dimensão linear e o volume com o cubo da mesma.
Sepencer imaginou uma célula cúbica que, inicialmente, possuía arreste de 1 mícron. Calculando a superfície e o volume do cubo temos:
S = 6a² > 6(1)² = 6 u² I= V = a³ > (1)³ = 1u³
Se essa célula crescer e a aresta passar a 2 mícrons, superfície e volume são diferentes.
S = 6a² > 6(2)² = 24u² II= V = a³ > (2)³ = 8u³
Note-se portanto, que enquanto a superfície aumentou 4 vezes, o volume aumentou 8 vezes. Esse aumento desproporcional do volume faz com que a célula tenha um excesso de citoplasma, que a força a entrar em divisão celular.
- Corantes: substâncias portadoras de grupos químicos coloridos, utilizados somente em microscopia óptica, que identificam determinada estrutura celular.
Principais Corantes
- DNA - Feulgem
- Verde Janus Beta - mitocôndrias
- Hematoxilina - centríolos, retículos endoplasmático
- Sais de Ag+, Os, U - complexo de Golgi
- Reativo de Schiff - polissacarídeos (técnica de PAS)
- Sudam III - gorduras
Níveis de organização celular
O surgimento da célula, como se a conhece, resulta de um processo de transformação que durou milhões de anos.
No início desse processo,estão os primeiros seres vivos, que passaram a desenvolver mecanismos, cada vez mais eficientes de captação, armazenamento e liberação de energia, para realizar sua atividades. Ainda há seres vivos formados por apenas uma célula e também alguns que não são formados por células, chamados vírus.
Vírus
Não são constituídos por células, embora dependam delas para a sua multiplicação.
Não possuem enzimas e, portanto, nem metabolismo próprio, necessário à formação de novos vírus. Então, são parasitas intracelulares obrigatórios, formados apenas por um dos ácidos nucléicos (DNA e RNA), envolvido por um revestimento protéico.
Os vírus que atacam os animais não atacam as células vegetais e vice-versa. Os vírus das bactérias são chamados bacteriófagos ou, simplesmente, fagos.
Vírus (do latim — veneno): identificados em 1892 por Ivanovitch (botâncio russo) quando pesquisava folhas de fumo. Os vírus quando
fora de organismos, possuem a forma de crisais (matéria, bruta). Voltam à atividade normal quando introduzidos em organismos.
Protocarontes (Reino Monera)
(Sem envoltório - carioteca)
Pleuropneumonias ou micoplasma (PPLO)
Microorganismos unicelulares patogênicos são as menores e mais simples células conhecidas atualmente (0,125 a 0,150 mícrons de diâmetro). Apresentam metabolismo próprio e são agentes infecciosos de diversos animais.
Ricketsias
Microorganismos patogênicos e agentes infecciosos intracelulares muito pequenos (0,3 a 0,5 mícrons de diâmetro), são causadores de várias doenças no homem.
Semelhante às bactérias, considerados como intermediários entre os vírus e elas.
Bactérias
Seres unicelulares microscópicos, isolados ou coloniais, encontradas em todos os ambiente: água, solo, ar e orgânico. A maioria de vida livre e heterotrófica, muitas exercem importante papel no ciclo do nitrogênio na natureza.
Outras, no entanto, são agentes patogênicos, causando numerosas infecções no homem, com tuberculose, pneumonia, lepra, meningite, tétano e outras.
Eucariontes
Essas células têm duas partes bem distintas: o citoplasma, envolvido pela membrana plasmática, e o núcleo, envolvido pela carioteca.
Membrana Plasmática
Conceito
É uma fina película, invisível ao microscópio óptico (MO) e visível ao microscópio eletrônico. De contorno irregular, elástica e lipoprotéica,
único fato que se tem certeza é que, ao ME, a membrana celular é trilaminar.
Ao microscópio eletrônico, em cortes extremamente finos, a membrana plasmática apresenta uma estrutura tríplice, sendo constituída por duas faixas densas, cada qual com aproximadamente 20 angstrons de espessura, e uma faixa central clara com 35 Angstrons de espessura. A essa estrutura tríplice deu-se o nome de unidade de membrana.
Unidade de membrana de Robertson
A membrana celular também reveste estruturas celulares.
- carioteca
- lisossomos
- complexo de golgi
- cloroplasto
- mitocôndria
- retículo endoplasmático
Todas as estruturas acima são formadas por membranas idênticas à membrana plasmática.
Propriedades da membrana
Decorrentes das proteínas :
- baixa tensão superficial;
- resistência mecânica;
- elasticidade
Decorrentes dos lipídios :
- alta resistência elétrica;
- alta permeabilidade a substâncias lipossolúveis.
Especializações da membrana
Na membrana celular existem estruturas especializadas em aumentar a absorção de substância e a aderência entre as células ou para melhorar movimentos celulares. Algumas especializações são microvilosidades, desmossomos, interdigitações, cílios e flagelos.
Microvilosidades - dobras da membrana plasmática na superfície da célula, voltadas para a cavidade do intestino. Calcula-se que cada célula possua em média 3.000 microvilosidades.
Como conseqüência, há um aumento apreciável da superfície da membrana em contato com o alimento. Isso permite, por exemplo, uma absorção muito mais eficiente do alimento ingerido.
Desmossomas (Macula Adhaerens) - aparecem nas superfícies de contato das células que estão intimamente unidas. Têm a finalidade de aumentar a coesão do tecido, mantendo as células firmemente unidas.
Verificou-se ao microscópio eletrônico que, ao nível dos desmossomos, as membranas aparecem mais espessas, em forma de linhas densas escuras. No local desse espessamento no citoplasma de cada célula, há um acúmulo de material granuloso. Desse local, irradiam-se microfibrilas para o citoplasma, a curta distância. Essas microfibrilas, ou tonofibrilas, são compostas por tonofilamentos. Entre as microfibrilas das duas células. A metade de um desmossomo é chamado hemidesmossomo.
Interdigitações - nas células epiteliais, com as que revestem a nossa pele, a membrana apresenta conjuntos de saliências e reentrâncias, denominadas interdigitações, que possibilitam o encaixe entre elas.
Parede celular
Na célula vegetal, existe, por fora da membrana plasmática, um reforço externo, formado, geralmente, por celulose. A parede celular não existe nas células dos animais. Nos fungos, a parede celular é formada de quitina.
Observação: nas células animais encontramos um envoltório externo chamado glicocálix, formado pela presença de glicídios presos nas proteínas e nos lipídios, que se tornam glicoproteínas e glicolipídios, respectivamente. Essas coberturas recebem o nome de glicocálix e são responsáveis pela união de células e pelo reconhecimento de células estranhas ou microorganismos estranhos.
