A célula

As células são as unidades básicas de estrutura e função de todos os organismos vivos. Elas são as menores unidades que podem manter a vida, com tamanhos variando, em média, de 0,1 a 100 micrômetros. As células da raiz da cebola, mostradas na abertura deste capítulo, medem cerca de 10 micrômetros de largura cada uma. Algumas células podem ser vistas a olho nu, como o ovo de galinha: a gema é a célula reprodutiva da galinha, rica em reservas nutritivas. Cada célula é composta de estruturas capazes de manter as suas funções vitais.

O corpo de uma pessoa adulta apresenta cerca de duzentos tipos celulares.

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Essa constatação de que os seres vivos são compostos de células faz parte de uma das teorias mais importantes e fundamentais da Biologia: a teoria celular. Os fundamentos dessa teoria são:

A descoberta da célula

A maioria das células é microscópica, ou seja, invisível sem a ajuda de equipamentos. Assim, elas só podem ser observadas por meio do microscópio, instrumento que permite visualizar estruturas muito pequenas, invisíveis ao olho humano.

O cientista holandês Antonie van Leeuwenhoek (1632-1723) foi o primeiro estudioso a utilizar um microscópio para investigar as estruturas dos seres vivos e registrar suas observações. Ele observou microrganismos, hemácias e espermatozoides, mas, mesmo observando o que viria a ser denominado célula, não a caracterizou. O microscópio de Leeuwenhoek é chamado de microscópio simples, por ter apenas uma lente.

Os estudos de Leeuwenhoek repercutiram e inspiraram outros estudiosos. O físico inglês Robert Hooke (1635-1703) construiu um microscópio com várias inovações usando duas lentes. Esse tipo de microscópio é conhecido como microscópio composto.

A iluminação adequada das amostras e a espessura delas permite que a luz as atravesse, criando contrastes que revelam estruturas microscópicas.

Nos primeiros microscópios, como os de Leeuwenhoek e Hooke, a iluminação das amostras era bem simples.

Leeuwenhoek utilizava a luz solar ou de uma vela, direcionada por meio de uma lente simples, para iluminar suas amostras. Já Hooke usava uma lamparina a óleo como fonte de luz. Ele melhorava a iluminação colocando um frasco de vidro cheio de água entre a lamparina e a amostra. Esse frasco funcionava como uma lente para iluminar a amostra de forma mais uniforme.

Representação do microscópio simples de Leeuwenhoek. Ele chegava a ampliar uma imagem em cerca de 250 vezes.

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Representação do microscópio utilizado por Hooke. Ele podia aumentar uma imagem em até 50 vezes.

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As observações de Hooke

Robert Hooke fazia observações detalhadas das estruturas que via por meio do microscópio, descrevendo as características das amostras observadas. Durante as observações, ele fazia esboços para documentar suas descobertas.

Os desenhos de Hooke foram transformados em gravuras e publicados na obra Micrographia, em 1665. Essa obra é considerada uma das mais importantes da história da Ciência. Nela, Hooke publicou quase quarenta desenhos de fungos, plantas e animais vistos ao microscópio.

Vamos observar o exemplo de um fungo desenhado por ele e notar as semelhanças entre as imagens.

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A. Bolor observado na casca de uma mexerica. B. Ampliação dessa estrutura, vista em microscópio eletrônico. C. Gravura feita por Hooke e publicada no livro Micrographia.

Ao observar um pedaço de cortiça em grande aumento, é possível identificar pequenas ˝caixas˝ idênticas, coladas umas às outras. Hooke batizou cada uma dessas ˝caixas˝ de célula (do latim cella = pequena cavidade).

O desenvolvimento da tecnologia da microscopia possibilitou o avanço nos estudos das células. Com isso, concluiu-se que Hooke observou, inicialmente, espaços em que existiam células, mas que não estavam mais vivas.

Com o tempo, os microscópios se tornaram populares e disponíveis para diversos pesquisadores, que passaram a observar mais seres vivos. Ficou claro que todos os seres vivos analisados eram constituídos de células, o que fundamentou a elaboração da teoria celular.

Observação de Hooke, em 1665, no livro Micrographia, do caule da cortiça, e representação de um galho dessa planta.

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2.

Observe as imagens do bolor na casca da mexerica e responda: por que os trabalhos de Hooke são considerados um marco para a Ciência?

Os seres vivos não são formados por células.

Toda célula se origina de outra célula.

As células fornecem apenas a estrutura de um ser vivo.

As células são as unidades funcionais dos seres vivos.

A curiosa história da invenção do microscópio

Vídeo que conta a história da invenção do microscópio por Leeuwenhoek, destacando a importância de seus estudos para a Ciência.
Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=DOVMuff3P7I. Acesso em: 24 jun. 2024.

Tipos de microscópio

Mesmo após o estabelecimento da teoria celular, o microscópio continuou a ser uma importante ferramenta para pesquisas científicas. Atualmente, tanto o microscópio simples como o composto são classificados como microscópios ópticos, pois a visualização das amostras depende da luz.

Existem outros tipos de microscópio. Os microscópios eletrônicos, por exemplo, utilizam feixes de elétrons, que são partículas com carga elétrica, para formar imagens de amostras. Eles formam imagens diferentes e com maior ampliação, o que permite ver detalhes de estruturas que ficam dentro das células.

Um fator a ser considerado nas imagens de células obtidas por microscópios é a cor que elas apresentam. A célula é composta, principalmente, de água, que é transparente. Assim, são utilizados corantes ou programas de computador para dar cor a diferentes estruturas, que não correspondem, portanto, a suas cores reais.

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Microscópio óptico atual. Ele permite um aumento de até 1.000 vezes.

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Pesquisador utilizando microscópio eletrônico. Ele permite um aumento de até 10 mil vezes.

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Macrófagos (células de defesa do organismo humano). A. Vistos sob microscópio óptico. Aumento de cerca de 140 vezes, colorida artificialmente. B. Vistos sob microscópio eletrônico. Aumento de cerca de 1600 vezes, colorida artificialmente.

Diferentes tipos de célula

Todas as células têm uma estrutura básica que é formada por:

As células podem ser classificadas em dois tipos principais, de acordo com as estruturas que as compõem.

Células procarióticas

As células procarióticas são as mais simples. Elas têm material genético disperso no citoplasma, apresentam ribossomos e podem apresentar cápsula e flagelo. Os ribossomos são organelas relacionadas com a produção de proteínas. A cápsula é uma estrutura que reveste a membrana plasmática e ajuda na aderência a superfícies. O flagelo é uma estrutura filamentosa que se movimenta e permite a locomoção da célula. Os seres vivos procariontes são todos unicelulares, ou seja, formados por uma única célula. É o caso das bactérias e das cianobactérias.

Esquema simplificado de célula procariótica.

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Células eucarióticas

As células eucarióticas têm seu material genético envolto em uma membrana, formando o núcleo. Além disso, apresentam organelas membranosas, ou seja, organelas que são revestidas por membranas. Esse tipo de célula é encontrado em todos os seres vivos pluricelulares (algas e fungos pluricelulares, animais e plantas) e em alguns unicelulares (algas e fungos unicelulares, protozoários). Elas são divididas em células eucarióticas animais e células eucarióticas vegetais, de acordo com a presença ou ausência de determinadas estruturas.

Esquema simplificado de uma célula eucariótica animal.

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As células eucarióticas vegetais têm uma parede celular que as envolve por fora da membrana plasmática, mantendo a forma da célula e conferindo-lhe resistência. Elas também apresentam cloroplastos, organelas responsáveis pela fotossíntese.

Esquema simplificado de uma célula eucariótica vegetal.

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Níveis de organização dos organismos

Existem seres vivos formados por apenas uma célula, conhecidos como unicelulares. Bactérias e protozoários são exemplos de seres vivos unicelulares.

Os seres vivos formados por muitas células são chamados de pluricelulares ou multicelulares, como os animais e as plantas.

Nos organismos pluricelulares, pode haver níveis de organização das células, indicando como as estruturas de um indivíduo se constituem. Veja a seguir o exemplo do corpo humano, que apresenta esses níveis.

A ameba é um ser vivo unicelular. Foto tirada com microscopia óptica. Aumento de cerca de 60 vezes.

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O gafanhoto e a planta são exemplos de seres vivos pluricelulares.

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Esquema representativo do sistema digestório mostrando os órgãos que participam do processo da digestão.

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Esses graus de organização não estão presentes em todos os seres vivos. Seres unicelulares, por exemplo, não apresentam tecidos ou órgãos. Alguns seres com milhares de células não formam tecidos.

A definição de organismo pode variar, dependendo de como é usada. Ela tanto se refere a um conjunto de sistemas operando de forma integrada quanto a um indivíduo, independentemente de sua estrutura corpórea. Uma bactéria, por exemplo, é um ser unicelular que, mesmo sem apresentar sistemas, órgãos e tecidos, pode ser considerado um organismo.

Os seres vivos nas proximidades

Geralmente, quando pensamos em seres vivos, nos referimos a animais. O Brasil é conhecido por ter uma variedade de animais, como a onça-pintada, o lobo-guará, o pirarucu, o mico-leão-dourado, a asa-branca, entre outros. Porém, a biodiversidade se refere a todos os seres vivos, incluindo plantas, fungos e microrganismos. Você conhece os seres vivos da região onde vive?

Pesquisa

1.

Quais são os seres vivos presentes na comunidade? Organizem-se para pesquisar os animais e as plantas característicos da região em que vocês moram.

Análise e discussão

4.

Os animais observados e pesquisados pela turma foram os mesmos? Caso tenham sido diferentes, como é possível explicar as mudanças?

Classificação dos seres vivos

O planeta Terra tem milhões de seres vivos diferentes, com ampla diversidade de hábitos de vida, formatos de corpos, ambientes habitados, maneiras de reprodução e modos de alimentação e de locomoção. O ser humano sempre precisou reconhecer e classificar os seres vivos de alguma forma. Por exemplo, há seres que podem servir de alimento, outros que são venenosos ou que representam algum tipo de perigo.

Com o desenvolvimento de equipamentos, novas possibilidades de classificação surgiram. Os microscópios permitiram a observação de detalhes antes invisíveis, o que levou a classificações cada vez mais complexas, com registros de novas espécies e descrições minuciosas.

A Taxonomia é o campo de conhecimento que divide os seres vivos em grupos e os classifica conforme suas características.

O sueco Carl von Linné (1707-1778), também conhecido como Lineu, foi um médico, zoólogo e botânico que teve papel muito importante na Biologia. Ele revolucionou a Taxonomia ao propor um sistema de classificação com grupos hierárquicos: Reino, Filo, Classe, Ordem, Família, Gênero e Espécie.

Retrato de Carl von Linné. ROSLIN, Alexander. Portrait of Carl Linnaeus, 1707-1778. 1775. Óleo sobre tela, 56 cm × 46 cm.

GALERIA NACIONAL DE RETRATOS DA SUÉCIA, MARIEFRED, SUÉCIA

Definição de espécie

A espécie é a unidade básica, reunindo os seres vivos mais similares entre si. Espécies mais similares são agrupadas no mesmo gênero. Os gêneros mais próximos são agrupados em uma família, que são classificadas em agrupamentos mais amplos, e assim por diante.

Com o tempo, as definições dos grupos propostos por  Lineu foram alteradas, bem como novos agrupamentos surgiram. Porém, os princípios de classificação em grupos hierárquicos se mantiveram, assim como as regras que ele utilizou para nomear espécies.

Como vimos, na reprodução celular, o material genético de uma célula é transmitido a seus descendentes. Considerando que todos os seres vivos se originaram de modificações dessa célula inicial, há sempre algum grau de parentesco entre eles, por mais distintos que sejam. Atualmente, a classificação dos seres vivos procura refletir esse parentesco mais do que as características externas.

Hoje em dia há diversas definições para espécie, que levam em conta fatores como reprodução, recursos utilizados, locais que habitam etc. De maneira geral, organismos da mesma espécie são aqueles capazes de se reproduzir entre si em condições naturais, gerando descendentes férteis.

O ligre é resultado do cruzamento entre um leão e uma tigresa. O animal é estéril. Assim, o tigre e o leão, mesmo gerando descendentes, não são considerados da mesma espécie.

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A nomenclatura científica

O nome científico de uma espécie é composto de duas palavras que geralmente derivam do latim. O primeiro nome, que começa com letra maiúscula, representa o gênero. O segundo, iniciado com letra minúscula, representa o epíteto específico.

Por definição, ao citar o nome científico, deve-se dar um destaque, geralmente representando-o em itálico, negrito ou sublinhado com traços separados. A onça, por exemplo, tem o nome científico de Panthera onca. Já o nome científico do leão é Panthera leo. Ambos são do gênero Panthera, mas de espécies diferentes. Por serem do mesmo gênero, também pertencem aos mesmos grupos mais generalistas (Reino, Filo, Classe, Ordem, Família). Os nomes desses grupos não precisam ser destacados.

Essa determinação do nome científico foi proposta também por Lineu e se mantém até os dias atuais. Por definição, duas espécies não podem ter o mesmo nome científico. Para estudos na área da Ciência, o nome científico é fundamental, pois é universal e possibilita que dois pesquisadores falem da mesma espécie, mesmo que em línguas diferentes.

No entanto, os nomes populares podem variar de região para região. Por exemplo, mandioca, macaxeira, aipim, castelinha, uaipi, entre outros, são nomes populares de diferentes regiões do Brasil para a mesma espécie, Manihot esculenta.

No exemplo anterior, foi mostrada a classificação da espécie Panthera onca. São representantes do gênero Panthera a onça e o leão, animais que apresentam muitas similaridades entre si. Grupos mais amplos reúnem espécies mais distintas. Por exemplo, o reino Animalia inclui borboleta, peixe, serpente, ave, onça e muitos outros animais.

Exemplo dos níveis de classificação do reino Animalia, grupo mais amplo, até Panthera onca, que define a espécie conhecida como onça.

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Domínios

Uma importante modificação nas categorias propostas por Lineu ocorreu em 1977, a partir de estudos do biólogo estadunidense Carl Richard Woese (1928-2012). As categorias de Woese, denominadas domínios, são mais amplas que os reinos propostos por Lineu e incluem as arqueas, que são seres procariontes como as bactérias, porém apresentam muitas diferenças no metabolismo celular e nas relações que têm com o ambiente.

As arqueas podem ser encontradas em locais extremos como a Grande Fonte Prismática no Parque Nacional de Yellowstone (Estados Unidos), onde a temperatura da água se aproxima de 90 ºC.

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Muitas arqueas são extremófilas, ou seja, vivem em ambientes extremos, onde a maioria dos seres vivos não é capaz de sobreviver. Esses ambientes podem ter temperaturas muito altas ou muito baixas, apresentarem salinidade elevada etc.

Os três domínios são:

Representação da classificação em domínios.

A relação de parentesco entre os domínios é mostrada no cladograma acima. Os cladogramas são diagramas que usamos para mostrar as relações de parentesco entre diferentes grupos ou organismos. Eles parecem com uma árvore, em que cada ramificação indica que houve um ancestral comum entre os grupos. Quanto mais próximos os ramos de dois grupos, mais próximos eles são em termos de parentesco. Para interpretar um cladograma, olhamos as ramificações: os grupos que compartilham um mesmo ramo descendem de um mesmo ancestral, e os que estão em ramos separados têm um grau de parentesco mais distante.

Os vírus entram na classificação?

A classificação dos vírus como seres vivos ou como seres não vivos ainda gera discussão entre os pesquisadores. Isso porque vírus são seres acelulares, ou seja, eles não possuem células. Os vírus são compostos de material genético envolto por uma cápsula de proteína, o capsídeo. Alguns grupos de vírus apresentam um membrana externa que envolve o capsídeo, o envelope, derivado da membrana plasmática da célula infectada.

Considerando a teoria celular, que indica que todos os seres vivos são formados por células, os vírus deveriam ser classificados como seres não vivos. Apesar disso, os vírus necessitam de uma célula para se replicarem e se reproduzirem.

Por isso, os vírus não foram citados na classificação dos seres vivos que foi apresentada.

Representação da estrutura típica de um vírus envelopado.

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