O Mundo dos Procariotos É Dividido em Dois Domínios: Eubactéria e Arqueobactéria

Tradicionalmente, todos os procariotos têm sido classifi cados juntos em um grande grupo. Mas estudos moleculares revelaram que existe uma linha divisória dentro da classe dos procariotos que a divide em dois domínios distintos, chamados de eubactérias (ou simplesmente bactérias) e arqueobactérias. Extraordinariamente, em nível molecular, os membros desses dois domínios diferem tanto um do outro quanto dos eucariotos. A maioria dos procariotos familiares da vida do dia a dia – as espécies que vivem no solo ou causam doenças – são eubactérias. As arqueobactérias não são ape-nas encontradas nesses habitats, mas também em meios hostis para a maioria das outras células: existem espécies que vivem em água salgada concentrada, em fontes ácidas quentes de origem vulcânica, nos sedimentos marinhos das profundezas com pouco ar, na borra resultante do tratamento de esgotos em plantas industriais, em poças abaixo de superfícies congeladas da Antártica e no meio ácido livre de oxigênio do estômago de bovinos, onde elas degradam celulose e geram gás metano. Vários desses meios se assemelham às duras condições que devem ter existido na terra primitiva, onde os seres vivos começaram a evoluir, antes da atmosfera se tornar rica em oxigênio.

Figura 1-13 Uma sulfobactéria obtém a sua energia a partir de H2S. Beggiatoa, um procarioto que vive em meios com enxofre, oxida H2S e pode fixar carbono até mesmo no escuro. Nesta micrografa óptica, depósitos amarelos de enxofre podem ser visualizados dentro das células. (Cortesia de Ralph W. Wolfe).

fonte: ALBERTS, B.; BRAY, D.; HOPKIN, K.; JOHNSON, A.; LEWIS, J.; RAFF, M.; ROBERTS, K.; WALTER, P. 2006. Fundamentos da Biologia Celular. 2ª Edição. Editora Artmed.

Os Procariotos São as Células Mais Diversas

A maioria dos procariotos vive como um organismo unicelular, embora alguns se unam para formar cadeias, grupos ou outras estruturas multicelulares organizadas. Na forma e estrutura, os procariotos podem parecer simples e limitados, mas em termos de química eles são a classe mais diversa e criativa de células. Essas criaturas exploram uma enorme amplitude de habitats, a partir de poças quentes de lama vulcânica até o interior de outras células vivas, e elas excedem muito em número de outros organismos vivos na Terra. Algumas são aeróbicas, utilizando oxigênio para oxidar moléculas de alimento; outras são estritamente anaeróbicas e morrem à mínima exposição ao oxigênio. Como veremos mais adiante neste capítulo, supõe-se que as mitocôndrias – as organelas que geram energia para a célula eucariótica – tenham evoluído a partir de bactérias aeróbicas que decidiram viver dentro de ancestrais anaeróbicos das células eucarióticas atuais. Desse modo, nosso próprio metabolismo, baseado em oxigênio, pode ser considerado como produto das atividades de células bacterianas.

Praticamente qualquer material orgânico, desde madeira até petróleo, pode ser utilizado como alimento por um tipo de bactéria ou outro. Ainda mais extraordinariamente, alguns procariotos podem viver inteiramente em substâncias inorgânicas: eles obtêm seu carbono a partir do CO2 na atmosfera, seu nitrogênio a partir do N2 atmosférico e seu oxigênio, hidrogênio, enxofre e fósforo a partir do ar, água e minerais inorgânicos. Algumas dessas células procarióticas, como as células de vegetais, realizam a fotossíntese, obtendo a energia que elas necessitam para a biossíntese a partir da luz solar (Figura 1-12); outras produzem energia a partir da reatividade química de substâncias inorgânicas no meio (Figura 1-13). Em qualquer caso, esses procariotos realizam uma parte única e fundamental na economia da vida na Terra: outros seres vivos dependem dos compostos orgânicos que essas células geram a partir de materiais inorgânicos.

Plantas também podem capturar energia a partir da luz solar e carbono a partir do CO2 atmosférico. Mas as plantas, quando não auxiliadas pelas bactérias, não podem capturar N2 a partir da atmosfera e, de certa maneira, até mesmo as plantas dependem das bactérias para a fotossíntese. É quase certo que as organelas nas células vegetais que realizam a fotossíntese – os cloroplastos – evoluíram a partir de bactérias fotossintéticas que encontraram um lar dentro do citoplasma das células vegetais.

fonte: ALBERTS, B.; BRAY, D.; HOPKIN, K.; JOHNSON, A.; LEWIS, J.; RAFF, M.; ROBERTS, K.; WALTER, P. 2006. Fundamentos da Biologia Celular. 2ª Edição. Editora Artmed.

A CÉLULA PROCARIÓTICA

De todos os tipos de células reveladas pelo microscópio, as bactérias têm a estrutura mais simples e quase chegam a nos mostrar a vida desnudada até o seu âmago. Na verdade, as bactérias essencialmente não contêm organelas – nem mesmo um núcleo para conter o seu DNA. Essa propriedade – a presença ou ausência de um núcleo – é utilizada como base para uma classificação simples, mas fundamental para todos os organismos vivos. Os organismos cujas células têm um núcleo são chamados de eucariotos (a partir das palavras gregas eu, significando “verdadeiro” ou “real” e karyon, uma “parte central” ou “núcleo”). Os organismos cujas células não têm um núcleo 

são chamados de procariotos (a partir de pro, significando “antes”). Os termos “bactéria” e “procarioto” são freqüentemente utilizados de forma alternada, embora vejamos que a categoria dos procariotos também inclui uma outra classe de células, tão remotamente relacionadas às bactérias comuns para as quais é dado um nome separado.

As bactérias são tipicamente pequenas – apenas uns poucos micrômetros de comprimento – e em forma de esferas ou semelhantes a um bastão ou a um saca-rolha (Figura 1-10). Elas freqüentemente têm uma cobertura protetora resistente, chamada de parede celular, envolvendo a membrana plasmática, que cerca um único compartimento contendo o citoplasma e o DNA. Ao microscópio eletrônico, esse interior da célula normalmente aparece como uma matriz de texturas variáveis sem nenhuma estrutura interna óbvia organizada (Figura 1-11). As células se reproduzem rapidamente, dividindo-se em duas. Sob condições ótimas, quando os nutrientes são abundantes, uma célula procariótica pode duplicar-se em um espaço de tempo, às vezes de 20 minutos. Em menos de 11 horas, por divisões repetidas, um único procarioto pode dar origem a 5 bilhões de descendentes (aproximadamente igual ao número total de humanos sobre a terra). Graças ao seu grande número, velocidade de crescimento rápido e capacidade de trocar porções de material genético por um processo similar ao sexo, as populações de células procarióticas podem se desenvolver rapidamente, adquirindo depressa a capacidade de utilizar uma nova fonte de alimento ou resistir à morte por um antibiótico novo.

fonte: ALBERTS, B.; BRAY, D.; HOPKIN, K.; JOHNSON, A.; LEWIS, J.; RAFF, M.; ROBERTS, K.; WALTER, P. 2006. Fundamentos da Biologia Celular. 2ª Edição. Editora Artmed.

Células, Organelas e Até Mesmo Moléculas Podem Ser Visualizadas Sob o Microscópio

Se você corta uma fatia muito fi na de um tecido vegetal ou animal adequado e o coloca sob o microscópio óptico, você verá que o tecido está dividido em milhares de pequenas células. Estas poderão estar emaranhadas umas às outras ou separadas por uma matriz extracelular, um material denso freqüentemente feito de fibras proteicas embutidas em um gel polissacarídico (Figura 1-5). Cada célula tem normalmente cerca de 5-20 μm de diâmetro (Figura 1-6). Se você tomou o cuidado de manter o seu espécime sob as condições certas, você verá que as células mostram sinais de vida: partículas se movem dando voltas dentro delas e se você observar pacientemente, poderá ver uma célula mudar de formato lentamente e se dividir em duas (ver Figura 1-4).

Visualizar a estrutura interna de uma célula é difícil, não apenas porque as partes são pequenas, mas também porque elas são transparentes e na maioria das vezes incolores. Uma abordagem é corar as células com agentes que coram componentes particulares de formas diferentes (ver Figura 1-5). Alternativamente, pode-se aproveitar o fato de que os componentes celulares diferem levemente um do outro no índice de refração, assim como o vidro difere no índice de refração da água, fazendo com que os raios de luz sejam desviados à medida que passam de um meio para o outro. As pequenas diferenças no índice de refração podem tornar-se visíveis por sofisticadas técnicas ópticas, e as imagens resultantes podem ser melhoradas posteriormente por processamento eletrônico (ver Painel 1-1).

A célula revelada desse modo tem uma anatomia distinta (Figura 1-7). Ela tem um limite claramente definido,indicando a presença de uma membrana que a cerca. No meio, um grande corpo redondo, o núcleo, está saliente. Em volta do núcleo e preenchendo o interior da célula está o citoplasma, uma substância transparente abarrotada com o que primeiro parece uma mistura de minúsculos objetos heterogêneos. Com um bom microscópio óptico, pode-se começar a distinguir e classificar os componentes específicos no citoplasma (Figura 1-7B). Entretanto, estruturas menores do que cerca de 0,2 μm – cerca de metade do comprimento de onda da luz visível – não podem ser resolvidas (pontos mais próximos do que isso não são distinguíveis, mas aparecem como um borrão único).

Para um maior aumento e uma melhor resolução deve-se recorrer a um microscópio eletrônico, que pode revelar detalhes medindo poucos nanômetros, ou nm (ver Figura 1-6). Amostras de células para o microscópio eletrônico requerem uma preparação trabalhosa. Até mesmo para a microscopia óptica, normalmente um tecido deve ser fixado (isto é, preservado por imersão em uma solução química reativa), e então embutido em uma cera sólida ou resina, seccionado em finas fatias e corado antes de ser visualizado. Para a microscopia eletrônica, procedimentos similares são 

necessários, mas os cortes devem ser bem mais fi nos e não existe a possibilidade de se visualizar células vivas úmidas.

Quando as fatias são cortadas, coradas e colocadas no microscópio eletrônico, muito da mistura de componentes celulares se torna claramente resolvida em organelas distintas – estruturas separadas reconhecíveis que são apenas vagamente definidas sob o microscópio óptico. Uma delicada membrana com cerca de 5 nm de espessura é visível cercando a célula, e membranas similares formam o limite de várias organelas no interior (Figura 1-8 A, B - próximo post). A membrana externa é chamada de membrana plasmática, enquanto as membranas em torno das organelas são chamadas de membranas internas. Com um microscópio eletrônico, até mesmo algumas das grandes moléculas individuais em uma célula podem ser visualizadas (Figura 1-8C).

O tipo de microscópio eletrônico utilizado para observar uma fi na secção de tecido é conhecido como microscópio eletrônico de transmissão. Este é em princípio semelhante a um microscópio óptico, ele transmite um feixe de elétrons em vez de um feixe de luz através da amostra. Um outro tipo de microscópio eletrônico – o microscópio eletrônico de varredura – dispersa elétrons ao longo da amostra e, desse modo, é utilizado para visualizar os detalhes da superfície das células e outras estruturas (ver Painel 1-1 -). A microscopia eletrônica permite aos biólogos visualizar as estruturas de membranas biológicas, que têm apenas duas moléculas (grandes) de espessura (descrita em detalhe nos Capítulos 11 e 12). Até mesmo com os mais poderosos microscópios eletrônicos, entretanto, não se podem visualizar os átomos individuais que formam as moléculas (Figura 1-9 - próximo post).

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O microscópio não é a única ferramenta que os biologistas moleculares utilizam para estudar os detalhes dos componentes celulares. Técnicas como a cristalografia de raio X, por exemplo, podem ser utilizadas para determinar a estrutura tridimensional de moléculas proteicas (discutido no Capítulo 4). Deveremos descrever outros métodos para sondar os trabalhos internos das células à medida que eles surgirem por todo o assunto na Biologia Celular e molecular.

fonte: ALBERTS, B.; BRAY, D.; HOPKIN, K.; JOHNSON, A.; LEWIS, J.; RAFF, M.; ROBERTS, K.; WALTER, P. 2006. Fundamentos da Biologia Celular. 2ª Edição. Editora Artmed.

A Invenção do Microscópio Óptico Levou à Descoberta das Células

O desenvolvimento do microscópio óptico dependeu dos avanços na produção das lentes de vidro. Pelo século XVII, as lentes foram refinadas a ponto de tornarem possível a fabricação de microscópios simples. Utilizando um instrumento como esse, Robert Hooke examinou um pedaço de rolha e em 1665 comunicou para a Royal Society de Londres que a cortiça era composta de uma massa de minúsculas câmaras, que ele chamou de “células”. O nome “célula” foi estendido até para as estruturas que Hooke descreveu, que eram apenas as paredes celulares que permaneceram depois que as células vegetais vivas dentro dela morreram. Mais tarde, Hooke e alguns outros dos seus contemporâneos foram capazes de visualizar células vivas.

Por quase 200 anos, a microscopia óptica permaneceu um instrumento exótico, disponível apenas para poucos indivíduos ricos. Foi apenas no século XIX que ela começou a ser amplamente utilizada para visualizar células. A emergência da biologia celular como uma ciência distinta foi um processo gradual para o qual vários indivíduos contribuíram, mas o seu nascimento oficial geralmente é dito ser marcado por duas publicações: uma pelo botânico Matthias Schleiden, em 1838, e a outra pelo  zoólogo Theodor Schwann, em 1838. Nesses artigos, Schleiden e Schwann documentaram os resultados de uma investigação sistemática de tecidos vegetais e animais com o microscópio óptico, mostrando que as células eram os blocos universais de construção de todos os tecidos vivos. O seu trabalho e o de outros microscopistas do século XIX lentamente conduziram à compreensão de que todas as células vivas eram formadas pela divisão de células existentes – um princípio algumas vezes chamado de a teoria da célula (Figura 1-4). A implicação de que organismos vivos não surgem espontaneamente, porém podem ser gerados apenas a partir de organismos existentes, foi ansiosamente contestada, mas ela foi finalmente confirmada por experimentos realizados nos anos de 1860 por Louis Pasteur.

fonte: ALBERTS, B.; BRAY, D.; HOPKIN, K.; JOHNSON, A.; LEWIS, J.; RAFF, M.; ROBERTS, K.; WALTER, P. 2006. Fundamentos da Biologia Celular. 2ª Edição. Editora Artmed.

CÉLULAS SOB O MICROSCÓPIO

Hoje temos a tecnologia para decifrar os princípios subjacentes que governam a estrutura e a atividade da célula. Mas a biologia celular teve início sem essas ferramentas. Para apreciar o apuro enfrentado por aqueles que primeiro visualizaram as células, imagine a perplexidade de um cientista de uma era passada – digamos, Leonardo da Vinci – tentando compreender o funcionamento de um computador laptop atual moderno. Não teríamos meios de saber que a chave para compreender como essa máquina funciona se encontra na identificação e decodificação dos seus programas. Depois de examinar a caixa externa do laptop, erguer a tela e cutucar as teclas, este indivíduo culto e curioso poderá abrir o objeto para ver o que tem dentro: nenhuma engrenagem ou manivela, nenhum duende minúsculo escrevendo mensagens na tela. Em vez disso, ele se confrontaria com placas cobertas com marcas metálicas e incrustadas com pedaços retangulares pretos; um objeto pesado, semelhante a um tijolo, que solta pequenas faíscas quando cutucado com um par de pequenas pinças de metal, e vários outros pequenos pedaços e partes profundamente intrigantes. Os primeiros biologistas celulares concentraram-se em um tipo semelhante de exploração. Eles iniciaram simplesmente observando tecidos e células, rompendo-as ou fatiando-as e tentando observar atentamente dentro delas. O que eles viram era para eles, como para o sábio renascentista confrontado com o computador, profundamente confuso. Contudo, esse tipo de investigação visual foi a primeira etapa em direção à compreensão e permanece essencial no estudo da biologia celular.

Em geral, as células são muito pequenas – pequenas demais para serem vistas a olho nu. Elas não foram visíveis até o século XVII, quando o microscópio foi inventado. Durante centenas de anos depois, tudo o que era sabido sobre as células foi descoberto utilizando esse instrumento. Os microscópios ópticos, que utilizam luz visível para iluminar os espécimes, ainda são peças vitais de equipamentos em um laboratório de biologia celular.

Embora esses instrumentos agora incorporem muitas melhorias, as propriedades da própria luz colocam um limite para a nitidez de detalhes que eles podem revelar. Os microscópios eletrônicos, inventados nos anos 30, vão além desse limite pela utilização de feixes de elétrons em vez de feixes de luz como fonte de iluminação, aumentando grandemente a sua capacidade para ver os fi nos detalhes das células e até mesmo tornando algumas moléculas grandes visíveis individualmente. Um panorama dos principais tipos de microscopia utilizados para examinar células encontra-se no Painel 1-1.

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fonte: ALBERTS, B.; BRAY, D.; HOPKIN, K.; JOHNSON, A.; LEWIS, J.; RAFF, M.; ROBERTS, K.; WALTER, P. 2006. Fundamentos da Biologia Celular. 2ª Edição. Editora Artmed.

Os Genes Fornecem as Instruções para a Forma, a Função e o Comportamento Complexo das Células

O genoma das células – isto é, toda a biblioteca de informação genética no seu DNA – fornece um programa genético que instrui a célula sobre seu funcionamento, e as células vegetais e animais, sobre seu crescimento para formar um organismo com centenas de diferentes tipos de células. Dentro de uma planta ou animal indi-vidual, essas células podem ser extraordinariamente variadas, como é discutido no Capítulo 21. Células gordurosas, células da pele, células dos ossos e células nervosas parecem tão diferentes quanto quaisquer células poderiam ser. Contudo, esses tipos diferenciados de células são gerados durante o desenvolvimento embrionário a partir de uma única célula-ovo fertilizada, e todas contêm cópias idênticas do DNA da espécie. Suas características variadas originam-se a partir do modo pelo qual as células individuais utilizam suas informações genéticas. Diferentes células expressam diferentes genes, isto é, elas acionam a produção de algumas proteínas e não de outras, dependendo dos estímulos que elas e suas células ancestrais receberam do seu ambiente.

O DNA, portanto, não é apenas uma lista de compras especificando as moléculas que cada célula deve ter, e uma célula não é apenas uma montagem de todos os itens da lista. Cada célula é capaz de realizar uma variedade de tarefas biológicas, dependendo do seu ambiente e da sua história, utilizando a informação codificada no seu DNA para guiar as suas atividades. Mais adiante, veremos com detalhes como o DNA define tanto a lista das partes da célula como as regras que decidem quando e onde estas partes devem ser sintetizadas.

fonte: ALBERTS, B.; BRAY, D.; HOPKIN, K.; JOHNSON, A.; LEWIS, J.; RAFF, M.; ROBERTS, K.; WALTER, P. 2006. Fundamentos da Biologia Celular. 2ª Edição. Editora Artmed.

Todas as Células Atuais Evoluíram a Partir de um Mesmo Ancestral

Uma célula se reproduz pela duplicação do seu DNA e depois se divide em duas, passando uma cópia das informações genéticas codificadas no DNA para cada uma das suas células-fi lha. Por isso, as células fi lhas se parecem com as células parenterais. A cópia nem sempre é perfeita, e as informações são ocasionalmente corrompidas. 

Por essa razão, as células-fi lha nem sempre se comparam exatamente com as parenterais. Mutações – alterações no DNA – podem criar descendentes que são alterados para pior (no que eles são menos capazes de sobreviver e reproduzir); alterados para melhor (no que eles são mais capazes de sobreviver e reproduzir); ou alterados neutralmente (no que eles são geneticamente diferentes, mas igualmente viáveis). A luta pela sobrevivência elimina o primeiro, favorece o segundo e tolera o terceiro. Os genes da próxima geração serão os genes dos sobreviventes. Intermitentemente, o padrão dos descendentes pode ser complicado pela reprodução sexual, na qual duas células da mesma espécie fusionam, unindo o seu DNA; as cartas genéticas são então misturadas, repartidas e distribuídas em novas combinações para a próxima geração para serem novamente testadas pelo seu valor de sobrevivência.

Esses princípios simples de alteração e seleção, aplicados repetidamente durante bilhões de gerações de células, são a base da evolução – o processo pelo qual as espécies vivas se modificam gradualmente e se adaptam ao seu meio de maneiras cada vez mais sofisticadas. A evolução oferece uma explicação surpreendente, mas convincente, do motivo pelo qual as células dos dias de hoje são tão semelhantes nos seus fundamentos: todas elas herdaram as suas informações genéticas a partir do mesmo ancestral comum. Estima-se que essa célula ancestral existiu entre 3,5 bilhões e 3,8 bilhões de anos atrás, e devemos supor que ela continha um protótipo da maquinaria universal de toda a vida atual na Terra. Por meio de mutações, os seus descendentes divergiram gradualmente para preencher cada habitat na Terra com coisas vivas, explorando o potencial da maquinaria em uma infinita variedade de formas.

fonte: ALBERTS, B.; BRAY, D.; HOPKIN, K.; JOHNSON, A.; LEWIS, J.; RAFF, M.; ROBERTS, K.; WALTER, P. 2006. Fundamentos da Biologia Celular. 2ª Edição. Editora Artmed.

Todas as Células Vivas Têm uma Química Básica Similar

Apesar da extraordinária diversidade dos vegetais e animais, as pessoas reconheceram desde tempos imemoriais que esses organismos têm algo em comum, alguma coisa que os permite serem chamados de seres vivos. Com a invenção do microscópio, tornou-se claro que vegetais e animais são conjuntos de células que também podem existir como organismos independentes e que individualmente estão vivendo, crescendo, reproduzindo, convertendo energia de uma forma para outra, respondendo ao seu meio e assim por diante. Mas enquanto pareceu muito fácil reconhecer vida, era extraordinariamente difícil dizer em que sentido todos os seres vivos eram semelhantes. Os livros-texto tiveram que concordar em definir vida em termos gerais abstratos relacionados ao crescimento e à reprodução.

As descobertas da bioquímica e da biologia molecular eliminaram esse problema de uma maneira espetacular. Embora eles sejam infinitamente variáveis quando vistos de fora, todas as coisas vivas são fundamentalmente similares por dentro. Agora sabemos que as células se parecem umas com as outras em um grau estonteante de detalhes na sua química, compartilhando a mesma maquinaria para as funções mais básicas. Todas as células são compostas do mesmo tipo de moléculas que participam 

nos mesmos tipos de reações químicas (discutido no Capítulo 2 do livro fundamentos da Biologia Celular do Alberts). Em todos os seres vivos, as informações genéticas – genes – estão armazenadas nas moléculas de DNA escritas no mesmo código químico, formadas com os mesmos blocos químicos de construção, interpretadas por essencialmente a mesma maquinaria química e duplicadas da mesma forma para permitir que o organismo se reproduza. Desse modo, em cada célula, as longas cadeias de polímeros de DNA são feitas do mesmo conjunto de quatro monômeros, chamados de nucleotídeos, amarrados uns aos outros em diferentes sequências, como as letras de um alfabeto, para carregar diferentes informações.

Em cada célula, as instruções no DNA são lidas, ou transcritas, em um grupo de moléculas quimicamente relacionadas feitas de RNA (Figura 1-2). As mensagens carregadas pelas moléculas de RNA são então traduzidas, agora em uma outra forma química:  elas  são  utilizadas  para  direcionar  a  síntese  de  uma  enorme  variedade  de 

grandes moléculas de proteínas que dominam o comportamento da célula, servindo como suportes estruturais, catalistas químicos, motores moleculares e assim por diante. Em cada ser vivo, o mesmo grupo de 20 aminoácidos é utilizado para sintetizar proteínas. Mas os aminoácidos estão ligados em diferentes sequências, conferindo diferentes propriedades químicas nas moléculas proteicas, assim como diferentes sequências de letras significam diferentes palavras. Dessa maneira, a mesma maquinaria bioquímica básica serviu para gerar toda uma gama de seres vivos (Figura 1-3). Uma discussão mais detalhada da estrutura e da função de proteínas, RNA e DNA está presente do Capítulo 4 até o 8.

Se as células são a principal unidade da matéria viva, então, nada menos do que uma célula pode ser verdadeiramente chamada de vida. Os vírus, por exemplo, contêm alguns dos mesmos tipos de moléculas que as células, mas não têm a capacidade de se reproduzirem pelos seus próprios esforços; eles só conseguem ser copiados parasitando a maquinaria reprodutiva das células que eles invadem. Desse modo, os vírus são zumbis químicos, inertes e inativos fora da sua célula hospedeira, mas exercendo um controle maligno uma vez que conseguem entrar.

fonte: ALBERTS, B.; BRAY, D.; HOPKIN, K.; JOHNSON, A.; LEWIS, J.; RAFF, M.; ROBERTS, K.; WALTER, P. 2006. Fundamentos da Biologia Celular. 2ª Edição. Editora Artmed.

UNIDADE E DIVERSIDADE DAS CÉLULAS

Introdução às Células

Biologistas celulares freqüentemente falam sobre “a célula” sem especificar qualquer célula em particular. Mas as células não são todas semelhantes; na verdade, elas podem ser muito diferentes. Estima-se que existam no mínimo 10 milhões – talvez 100 milhões – de espécies distintas de coisas vivas no mundo. Antes de pesquisar mais a fundo a biologia celular, devemos nos perguntar: o que as células dessas espécies têm em comum – a bactéria e a borboleta, a rosa e o golfinho? E de que maneira elas diferem?

As Células Variam Muito em Aparência e Função

Comecemos pelo tamanho. Uma célula bacteriana – digamos um Lactobacillus em um pedaço de queijo – tem poucos micrômetros, ou μm, de comprimento. Um ovo de sapo – que também é uma célula única – tem um diâmetro de cerca de 1 milímetro. Se aumentássemos a escala de modo que o Lactobacillus tivesse o tamanho de uma  pessoa, o ovo de sapo teria 800 metros de altura. 

As células não variam menos nas suas formas e funções. Considere a galeria de células mostradas na Figura 1-1. Uma célula nervosa típica em seu cérebro é enormemente estendida; ela envia seus sinais elétricos ao longo de uma protusão fi na, que possui o comprimento 10.000 vezes maior que a espessura, e recebe sinais de outras células através de uma massa de processos mais curtos, que brotam de seu corpo como os ramos de uma árvore. Um Paramecium em uma gota de água parada tem a forma de um submarino e está coberto por dezenas de milhares de cílios:

Figura 1-1  As células têm uma variedade de formas e tamanhos.  (A) Uma célula nervosa do cerebelo (uma parte do cérebro que controla o movimento). Essa célula tem uma enorme árvore ramificada de prolongamentos,através dos quais ela recebe sinais a partir de pelo menos 100.000 outras células nervosas. (B) Paramecium. Esse protozoário – uma célula gigante única – nada por meio dos batimentos dos cílios que cobrem a sua superfície. (C) Um corte de um caule de uma planta jovem na qual a celulose está corada de vermelho e um outro componente da parede celular, pectina, está corada de laranja. A camada mais externa de células está no topo da foto.(D) Uma bactéria minúscula, Bdellovibrio bacteriovorus, que utiliza um único flagelo terminal para se impulsionar. Essa bactéria ataca, mata e se alimenta de outras bactérias maiores. (E) Uma célula branca do sangue de humanos (um neutrófilo) abordando e englobando uma célula vermelha do sangue. (A,cortesia de Constantino Sotelo; B, cortesia de Anne Fleury, Michel Laurent e André Adoutte; D, cortesia de Murry Stein; E, cortesia de Stephen E. Malawista e Anne de Boisfleury Chevance.)

extensões semelhantes a pelos cujo batimento sinuoso arrasta a célula para frente, rodando-a à medida que ela se locomove. Uma célula na camada superficial de uma planta é um prisma imóvel envolvido por uma caixa rígida de celulose, com uma cobertura externa de cera à prova d’água. A bactéria Bdellovibrio é um torpedo com forma de salsicha que se move para frente por um flagelo em rotação com forma de saca-rolhas que está anexado a sua parte posterior, onde ele atua como uma hélice. Um neutrófilo ou um macrófago no corpo de um animal se movimenta pelos tecidos, mudando de forma constantemente e englobando restos celulares, microrganismos estranhos e células mortas ou que estão morrendo.

Algumas células estão cobertas apenas por uma membrana plasmática fi na; outras aumentam esta cobertura membranosa, escondendo-se em uma camada externa de muco, construindo para si próprias uma parede celular rígida, ou se envolvendo com um material duro, mineralizado, como aquele encontrado nos ossos.

As células também são muito diversas nas suas necessidades químicas e atividades. Algumas requerem oxigênio para viver; para outras, o oxigênio é letal. Algumas consomem um pouco mais do que ar, luz solar e água como matéria-prima; outras necessitam uma mistura complexa de moléculas produzidas por outras células. Algumas parecem fábricas especializadas para a produção de substâncias particulares,como os hormônios, o amido, a gordura, o látex ou os pigmentos. Outras são máquinas, como músculos, queimando combustível para realizar trabalho mecânico; ou geradores elétricos, como as células musculares modificadas na enguia elétrica.

Algumas modificações especializam as células tanto que elas perdem as suas chances de deixar qualquer descendente. Essa especialização seria desnecessária para uma espécie de célula que viveu uma vida solitária. Em um organismo multicelular, entretanto, existe uma divisão de trabalho entre as células, permitindo que algumas se tornem especializadas em um grau extremo para tarefas particulares e deixando-as dependentes das suas células companheiras para várias condições básicas. Até mesmo a necessidade mais básica de todas, aquela de passar as informações genéticas para a 

próxima geração, está delegada para especialistas – o óvulo e o espermatozoide.

fonte: ALBERTS, B.; BRAY, D.; HOPKIN, K.; JOHNSON, A.; LEWIS, J.; RAFF, M.; ROBERTS, K.; WALTER, P. 2006. Fundamentos da Biologia Celular. 2ª Edição. Editora Artmed.