Célula Eucarionte

1. Célula Eucarionte

Estas células possuem um núcleo delimitado por um sistema de membranas (a membrana nuclear ou carioteca), nitidamente separado do citoplasma. Têm um rico sistema de membranas que formam numerosos compartimentos, separando entre si os diversos processos metabólicos que ocorrem na célula. Como modelo de células eucariontes, veremos uma célula animal e uma célula vegetal.

A. A Célula Animal

 

Como todas as células, possui uma membrana celular (membrana plasmática ou plasmalema). Sua espessura é de 7,5 nanômetros, o que a torna visível somente ao microscópio eletrônico, no qual aparece como um sistema de três camadas: duas escuras, eletrodensas, e entre elas uma camada clara. Esta estrutura trilaminar é chamada unidade de membrana.

Sua composição química é lipoproteica, sendo 75% de proteínas e 25% de gorduras. A membrana controla a entrada e saída de substâncias da célula, mantendo quase constante a composição do seu meio interno. Possui permeabilidade seletiva, permitindo a livre passagem de algumas substâncias e não de outras. Engloba partículas (endocitose) por fagocitose (partículas grandes) ou por pinocitose(partículas pequenas e gotículas).

O citoplasma é constituído por uma substância fundamental amorfa – o hialoplasma ou citosol – que contém água, proteínas, íons, aminoácidos e outras substâncias. A parte proteica pode sofrer modificações reversíveis em sua estrutura, aumentando ou diminuindo sua viscosidade, alternando de gel (mais denso) para sol (mais fluido) ou vice-versa.

Mergulhados no hialoplasma estão os organóides e os grânulos de depósito de substâncias diversas, como glicogênio ou gorduras. Os organóides possuem funções específicas, sendo alguns revestidos por membranas e outros, não.

As mitocôndrias são alongadas ou esféricas, revestidas por dupla membrana lipoproteica. Possuem DNA próprio e capacidade de autoduplicação. Liberam energia de moléculas orgânicas, como a glicose, transferindo-a para moléculas de ATP. A energia do ATP é empregada pelas células na realização de trabalho: síntese de substâncias, movimento, divisão celular, etc. Os processos de oxidação da glicose constituem a respiração celular aeróbica, dependente de oxigênio.

O retículo endoplasmático (RE) é formado por um extenso sistema de túbulos e vesículas revestidas por membrana lipoproteica. As cavidades deste sistema são chamadas cisternas do RE. Algumas partes têm ribossomos aderidos (RE rugoso ou granular, também chamado ergastoplasma) e outras partes não os possuem (RE liso). As funções dos dois tipos são diferentes, e a proporção de cada um depende dos papéis metabólicos da célula. O RE permite a distribuição de substâncias pelo interior da célula. O RE rugoso é sede de intensa síntese de proteínas. O RE liso produz lipídios, e algumas substâncias ligadas a ele podem metabolizar substâncias tóxicas, inativando-as.

Os ribossomos são pequenas partículas formadas por proteínas e por RNA ribossômico. São as organelas responsáveis pela síntese de proteínas.

O complexo de Golgi é constituído por vesículas achatadas ou esféricas, empilhadas e revestidas por membrana lipoproteica. Nas células animais, geralmente está próximo do núcleo. Relaciona-se com a concentração e o armazenamento de substâncias produzidas pelas células e com a transferência destas substâncias para grânulos nos quais serão eliminadas da célula. Participam, portanto, da secreção celular.

Revestidos por membrana lipoproteica, os lisossomos são pequenas vesículas esféricas cheias de enzimas digestivas. Sua função básica é a digestão celular, que envolve dois processos:

1) digestão de partículas alimentares englobadas pela célula (digestão heterofágica);

2) digestão de organóides inativos ou em degeneração (digestão autofágica).

Próximo ao núcleo, encontra-se um par de centríolos. Cada um é formado por um cilindro constituído por substância amorfa e microtúbulos. Tem capacidade de autodupli-cação. Participa da divisão celular.

Em algumas células, observam-se cílios e flagelos vibráteis. Os cílios são pequenos e numerosos, enquanto os flagelos são longos, havendo apenas um ou alguns por célula. Na base dos cílios e flagelos, está o corpúsculo basa, de estrutura idêntica à dos centríolos.

Os peroxissomos ou microcorpos são pequenas vesículas que contêm enzimas oxidativas. Possuem, também, quase toda a catalase da célula, enzima que degrada a água oxigenada.

 

Participam, ainda, da eliminação de outras substâncias tóxicas, como o etanol e o ácido úrico.

 

Os microtúbulos e os microfilamentos são estruturas filamentares constituídas por proteínas. Encontram-se no interior dos cílios e de flagelos ou dispersos pelo citoplasma. Participam dos movimentos celulares e da manutenção da arquitetura celular, formando o citoesqueleto.

Os depósitos ou inclusões citoplasmáticas diferem dos organóides por não possuírem organização nem sistemas enzimáticos específicos. São depósitos intracelulares de substâncias de reserva (glicogênio ou gordura), de pigmentos (melanina) ou de cristais.

O núcleo, controlador da atividade celular, é bem individualizado e delimitado por uma dupla membrana, a carioteca ou membrana nuclear. Seu interior é ocupado pela cariolinfa, na qual está mergulhado o material genético formado por DNA associado a proteínas, a cromatina. Observa-se, ainda, um corpúsculo denso, esférico, chamado nucléolo.

B. Célula Vegetal

A organização eucariótica da célula vegetal é muito parecida com a da célula animal, apresentando muitas organelas comuns, como mitocôndrias, retículo endoplasmático, complexo de Golgi, ribossomos, entre outras.

A célula vegetal apresenta estruturas típicas, como a membrana celulósica que reveste externamente a célula vegetal, sendo constituída basicamente de celulose.

Uma outra estrutura que caracteriza a célula vegetal é o cloroplasto, organela na qual ocorre a fotossíntese.

 

Na verdade, os cloroplastos são, entre outras, organelas que podem ser classificadas como cromoplastos, pois são organelas que possuem pigmentos (substâncias coloridas) que absorvem energia luminosa para a realização da fotossíntese.

Entre os cromoplastos, além do cloroplasto que contém clorofila (pigmento verde), existem os xantoplastos, que contém xantofila (pigmento amarelo), os eritroplastos, que contém a licopeno (pigmento vermelho), e assim por diante.

Quando os plastos não possuem pigmentos coloridos, são chamados de leucoplastos, como os amiloplastos que armazenam amido.

Observe, no esquema da célula vegetal, que o vacúolo é uma organela com dimensões maiores que na célula animal e ocupa grande parte do hialoplasma da célula.

Podemos diferenciar a célula vegetal da célula animal também pela ausência dos centríolos nos vegetais superiores.

 

2. Principais diferenças entre célula animal e vegetal

 

Nos tecidos vegetais, as comunicações entre as células são feitas por meio de estruturas denominadas plasmodesmos.

Os plasmodesmos permitem trocas de materiais entre células vegetais vizinhas por meio de pontes citoplasmáticas.dos.

Fotossíntese

 Fotossíntese Processo

1. Introdução

O Sol é a fonte de toda energia da biosfera. A fotossíntese é o processo pelo qual a energia luminosa é captada e convertida em energia química.

A capacidade de executar a fotossíntese está presente em eucariontes e em procariontes. Os eucariontes fotossintetizantes são os vegetais e as algas. As cianobactérias e algumas bactérias são procariontes que também realizam a fotossíntese. Mais da metade de toda a fotossíntese da biosfera ocorre nos seres unicelulares, particularmente nas algas, que formam o fitoplâncton.

Todos os seres fotossintetizantes, exceto algumas bactérias, utilizam a água como fonte de hidrogênio para. A equação geral para o processo é:

 

A equação geral do processo indica que o organismo fotossintetizante utiliza o CO₂ (gás carbônico) e a H₂O (água), absorve energia luminosa por meio da clorofila (pigmento fotossintetizante) e produz glicose (açúcar) e O₂ (gás oxigênio).

De acordo com o hábitat do organismo fotossintetizante (algas ou vegetais), o CO₂ pode ser retirado da água ou do solo, e a água pode ser retirada do ambiente aquático ou do solo.

O pesquisador inglês C.B. Van Niel demonstrou que a fotossíntese, dos vegetais, das algas e das bactérias são, fundamentalmente, semelhantes, mas apresentam substâncias doadoras de hidrogênios diferentes. Na fotossíntese dos vegetais e das algas, a água (H₂O) é a fonte de hidrogênios e do gás oxigênio; e na fotossíntese das bactérias, a fonte de hidrogênios é o H₂S (gás sulfídrico), mas neste caso não ocorre liberação de oxigênio, e sim de enxofre (S), por isso essas bactérias são chamadas de sulfobactérias.

Experimentos utilizando água (H₂O) e gás carbônico (CO₂) marcados com oxigênio isótopo 18 demonstram que a origem do gás oxigênio é a molécula de água e não o gás carbônico(CO₂). 

  

Com base no experimento acima, sabendo da origem do gás oxigênio a partir da molécula de água, podemos escrever a equação da fotossíntese assim:

 

Veja que nessa equação o número de átomos de oxigênio da água (H₂O) corresponde ao número de átomos de oxigênio presentes no gás oxigênio (O₂), que não é mostrado quando utilizamos a equação resumida da fotossíntese mostrada a seguir.

Fotossíntese: fatores limitantes

1. Introdução

A intensidade com a qual uma célula executa a fotossíntese pode ser avaliada, por exemplo, pela quantidade de CO₂ consumido, ou pela quantidade de O₂ liberado pela célula. Observa-se, então, que existem certos parâmetros que, variando, fazem variar a intensidade da fotossíntese. São os fatores limitantes da fotossíntese. O "princípio de Blackman" afirma que quando um processo metabólico é influenciado por vários fatores, que atuam isoladamente, a velocidade do processo é limitada pelo fator de menor intensidade.

Para os vegetais são fatores limitantes o gás carbônico, a água, a intensidade luminosa, as enzimas que atuam nas reações, o número de cloroplastos e o pigmento clorofila.

Os fatores limitantes da fotossíntese serão estudados em dois grupos: fatores internos e fatores externos.

A. Fatores Internos – Referem-se às características dos vegetais

1) Disponibilidade de pigmentos fotossintetizantes: como a clorofila é a responsável pela captação da energia luminosa, a sua falta restringe a intensidade da fotossíntese.

2) Disponibilidade de enzimas e de co-fatores: todas as reações fotossintéticas envolvem a participação de enzimas ou de co-fatores transportadores de elétrons, que devem existir em quantidade suficiente.

3) Os cloroplastos: são as organelas onde ocorrem as reações da fotossíntese. Quanto maior o número de cloroplastos, maior a eficiência do processo.

B. Fatores Externos

 

1) Concentração de CO₂ no ar: o dióxido de carbono é o substrato da etapa química da fotossíntese. Sem CO₂ no ar, a intensidade da fotossíntese é nula. Aumentando sua concentração, eleva-se a intensidade do processo. A elevação não é ilimitada, pois quando todo o sistema enzimático existente já tiver substrato (CO₂) suficiente para agir, a concentração de CO₂ deixa de ser fator limitante.

2) Temperatura: na etapa química, todas as reações são catalisadas por enzimas, e estas têm sua atividade influenciada pela temperatura. De modo geral, elevação de 10 °C na temperatura duplica a velocidade das reações enzimáticas. Todavia, em temperaturas elevadas, começa a ocorrer desnaturação enzimática, com alteração da sua configuração espacial e perda de atividade. Existe, portanto, uma temperatura ótima para o processo fotossintético, que não é a mesma para todos os vegetais.

 

3) Intensidade luminosa: uma planta colocada em completa obscuridade não realiza fotossíntese. Aumentando a intensidade luminosa, a intensidade da fotossíntese aumenta. Todavia, a partir de certa quantidade, o aumento na quantidade de luz não é acompanhado por elevação na intensidade da fotossíntese. A intensidade luminosa deixa de ser o fator limitante quando todo o sistema de pigmentos já estiver sendo excitado, e a planta não tem como captar quantidade maior de luz. Atingiu-se o ponto de saturação luminosa.

O x corresponde à intensidade luminosa a partir da qual a luz deixa de ser o fator limitante do processo.

Quando estudamos os fatores limitantes da fotossíntese, fazendo a análise individual de como cada um deles interfere no processo, deixamos os outros em condições ideais.

Quando estudamos a interferência da luz na fotossíntese, variamos a intensidade luminosa a que a planta fica submetida e os demais fatores, como CO₂, temperatura e H₂O ficam em condições ideais e fixas (sem variações) para o vegetal.

04) Comprimento de onda: já foi dito que os pigmentos fotossintetizantes captam a luz com diferentes intensidades nas várias faixas do espectro da luz visível. A assimilação de luz pelas clorofilas a e b principalmente, e pelos carotenóides, determina o espectro de ação da fotossíntese.

Nota-se excelente atividade fotossintética nas faixas do azul e do vermelho, e a pouca atividade na faixa do verde , como seria de se esperar. Afinal, as plantas são verdes porque refletem a luz verde, e não porque a assimilam.

Compare os gráficos da taxa de absorção de luz e da taxa de fotossíntese e veja que as taxas de fotossíntese são maiores nos comprimentos de onda correspondentes às maiores absorções de luz pelas clorofilas.

Veja também que na faixa do verde, apesar da absorção de luz ser muito reduzida, a taxa de fotossíntese não é nula, mostrando que outros pigmentos atuam no processo.

  Ponto de compensação fótico

As células vegetais, assim como a enorme maioria das células vivas, realizam a respiração aeróbica, processo que absorve O₂ e elimina CO₂. A intensidade desse processo não é influenciada pela luz, e a célula o realiza tanto no claro como no escuro.

Já a intensidade da fotossíntese é influenciada pela luz. Com respeito às trocas gasosas, a fotossíntese tem papel inverso ao da respiração, pois absorve CO₂ e elimina O₂.

O gráfico abaixo ilustra o que foi dito.

Identificam-se, no gráfico, situações distintas:

Situação A: sob baixa luminosidade, a intensidade da fotossíntese é pequena, de tal forma que a intensidade da respiração é superior a ela. Nessa situação, a planta absorve O₂ e elimina CO₂ para o meio ambiente.

Situação B: corresponde à intensidade luminosa na qual a intensidade da fotossíntese é exatamente igual à da respiração celular. Portanto, o oxigênio liberado pela fotossíntese é consumido na respiração celular, e CO₂ liberado na respiração celular é consumido na fotossíntese. Portanto, as trocas gasosas entre a planta e o ambiente são nulas. Esta intensidade luminosa é chamada Ponto de Compensação Luminoso ou Ponto de Compensação Fótico.

As plantas que vivem preferencialmente em locais pouco iluminados (plantas umbrófilas ou "de sombra") têm PCL baixo. Já as que vivem em locais bem iluminados (plantas heliófilas ou "de sol") têm PCL elevado.

Situação C: sob intensa luminosidade, a fotossíntese predomina sobre a respiração. Assim, a planta absorve CO₂ e elimina O₂ para o ambiente. Como a produção de compostos orgânicos é superior ao consumo, nesta situação a planta cresce e incorpora matéria orgânica.

Ao longo de suas vidas as plantas passam, a cada 24 horas, pelas 3 situações expostas anteriormente. Para que possam crescer e se desenvolver normalmente, devem passar a maior parte do tempo em intensidade luminosa superior ao seu ponto de compensação luminosa, sintetizando e incorporando matéria orgânica e liberando oxigênio.

É importante ressaltar que, em um ecossistema em equilíbrio, como uma floresta tropical, as trocas globais são pequenas, uma vez que as substâncias liberadas, como oxigênio, são consumidas no próprio ecossistema. Populações vegetais mais abertas e mais dinâmicas têm balanço positivo, isto é, sintetizam mais produtos do que consomem. As algas marinhas, por exemplo, constituem a maior massa fotossintetizante da biosfera, e seu maior fornecedor de oxigênio.

Composição Química da Célula - Água e Sais Minerais

1. Introdução

Uma das evidências da evolução biológica e da ancestralidade comum dos seres vivos é que todas as formas de vida possuem composição química semelhante.

Na composição química das células dos seres vivos, estudamos dois grandes grupos de substâncias: as substâncias inorgânicas e as substâncias orgânicas.

São classificadas como substâncias inorgânicas a água e os sais minerais. São substâncias orgânicas os carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos nucleicos. As substâncias orgânicas são formadas por cadeias carbônicas com diferentes funções orgânicas.

Dos elementos químicos encontrados na natureza, quatro são encontrados com maior freqüência na composição química dos seres vivos. Esses elementos são o carbono (C), o oxigênio (O), o nitrogênio (N) e o hidrogênio (H). Além desses quatro elementos, outros são biologicamente importantes como o sódio (Na), potássio (K), cálcio (Ca), pósforo (P), enxofre (S), entre outros.

Apesar de existirem inúmeras maneiras desses elementos combinarem-se para a formação das substâncias inorgânicas e orgânicas, alguns tipos de substâncias existem em maior quantidade nos seres vivos.

As Substâncias Inorgânicas

 Água

A vida na Terra começou na água e, ainda hoje, a ela se associa. Só há vida onde há água. As propriedades da água que a tornam fundamental para os seres vivos se relacionam com sua estrutura molecular que é constituída por dois átomos de hidrogênio ligados a um átomo de oxigênio por ligações covalentes. Embora a molécula como um todo seja eletricamente neutra, a distribuição do par eletrônico em cada ligação covalente é assimétrica, deslocada para perto do átomo de oxigênio.

Assim, a molécula tem um lado com predomínio de cargas positivas e outro com predomínio de cargas negativas. Moléculas assim são chamadas polares. 

 

Quando os átomos de hidrogênio da molécula de água (com carga positiva) se colocam próximos ao átomo de oxigênio de outra molécula de água (com carga negativa), se estabelece uma ligação entre eles, denominada ligação de hidrogênio (ponte de hidrogênio).

Essa ligação garante a coesão entre as moléculas, o que mantém a água fluida e estável nas condições habituais de temperatura e pressão. Algumas das mais importantes propriedades da água se relacionam com suas ligações de hidrogênio:

1) Tensão superficial: coesão entre as moléculas da superfície, formando uma "rede".

 

Insetos sobre a superfície da água 

2) Capilaridade: capacidade de penetrar em espaços reduzidos, o que permite à água percorrer os microporos do solo, tornando-se acessível às raízes das plantas.

3) Calor específico elevado: as moléculas de água podem absorver grande quantidade de calor sem que sua temperatura fique elevada, pois parte desta energia é utilizada no enfraquecimento das ligações de hidrogênio. Isso explica o papel termorregulador da água por meio da transpiração que mantém a temperatura em valores compatíveis com a manutenção da vida das diferentes espécies.

4) Capacidade solvente: a polaridade da molécula de água explica a eficácia em separar partículas entre si, pois o caráter polar da água tende a diminuir as forças de atração dos íons encontrados em sais e em outros compostos iônicos, favorecendo a dissociação dos mesmos. Os dipolos da água envolvem os cátions e ânions (solvatação), impedindo a união entre essas partículas carregadas eletricamente.

Alguns dos principais papéis da água nos seres vivos são:

1) Solvente da maioria dos solutos, o que permite a ocorrência das reações químicas (chamada solvente universal).

2) As reações catalisadas por enzimas só ocorrem na água. Em algumas reações, a água participa também como substrato (reações de hidrólise).

3) As substâncias se distribuem pelo interior da célula graças ao contínuo fluxo de água no seu interior (ciclose).

4) Os sistemas de transporte dos animais (sistema circulatório) e dos vegetais (vasos condutores) usam a água como meio de distribuição de substâncias.

5) Devido ao seu elevado calor específico, a abundante presença de água nos seres vivos impede grandes variações de temperatura.

6) Age como lubrificante nas articulações, nos olhos e, misturada aos alimentos, como saliva, facilita a deglutição.

A água é a substância mais abundante em todos os seres vivos. No homem, representa cerca de 65% de sua massa. A proporção varia de uma espécie para outra (mais de 95% da massa dos celenterados), de acordo com a idade (diminui com o envelhecimento), com o sexo e de um tecido para outro. No homem, perdas maiores que 15% da massa de água (desidratação) podem ter conseqüências graves, pela diminuição do volume de líquido circulante.

Sais minerais

Como a célula é um meio aquoso, não se encontram sais minerais, mas íons inorgânicos. Alguns deles são encontrados em todos os seres vivos.

– Cátions: sódio, potássio, magnésio, cálcio, ferro, manganês, cobalto, cobre, zinco.
– Ânions: cloreto, bicarbonato, fosfato, sulfato, nitrato.

Algumas ações são exercidas especificamente por alguns íons:

• Cálcio: participa da estrutura das membranas, dos cromossomos, do esqueleto dos vertebrados, da contração muscular e da coagulação do sangue.

• Ferro: faz parte das moléculas dos citocromos, componentes da respiração celular, e da molécula da hemoglobina, pigmento transportador de O2 do sangue.

• Magnésio: encontrado na molécula da clorofila, pigmento fotossintetizante dos vegetais. O zinco, o cobre e o cobalto atuam como co-enzimas em alguns processos. O sódio e o potássio são os principais envolvidos na transmissão do impulso nervoso.

• Fosfato: importante componente da estrutura do ATP e dos nucleotídeos do DNA e do RNA.

• Iodo: faz parte da estrutura dos hormônios (tiroxinas) secretados pela tireóide dos vertebrados.

De um modo geral, os sais na forma iônica estão atuando no metabolismo como mencionado anteriormente e na forma molecular estão presentes em estruturas esqueléticas como carapaças, conchas, ossos, chifres, cascos, onde são comuns o carbonato de cálcio e o fosfato de cálcio.

Célula

1. Introdução

A Biologia é a ciência que estuda a vida nos vários aspectos, desde formas microscópicas, como bactérias, protozoários, algas e fungos, até formas macroscópicas como os mamíferos e plantas, como roseira, mangueira, abacateiro entre muitas outras.

O interesse pelo estudo da vida é muito antigo, sendo registrado em vários momentos da história da humanidade com Aristótoles, Darwin, Pasteur, Mendel, Morgam, Watson e Crick, entre muitos outros cientistas que ficaram perpetuados dentro das ciências biológicas.

Como a quantidade de informações sobre os seres vivos é muito grande, dividimos a Biologia didaticamente em diferentes áreas, procurando facilitar o ensino e a pesquisa dentro das ciências biológicas.

Áreas de Estudo da Biologia

A seguir, destacamos as principais áreas da Biologia e seus interesses principais de estudo.

– Citologia – Estuda a organização celular, tipos celulares, funcionamento, divisão celular, etc.

– Histologia – Estuda a organização dos tecidos e suas especializações.

– Embriologia – Estuda o desenvolvimento embrionário, os tecidos embrionários, suas especializações, os anexos embrionários, etc.

– Evolução – Estuda as evidências da evolução biológica, as teorias evolucionistas, o processo de especiação, etc.

– Genética – Estuda os mecanismos hereditários, as leis de Mendel, os mapas cromossômicos, as mutações, a genética de populações, etc.

– Zoologia – Estuda os grupos animais, suas características morfológicas e anatômicas, os diferentes hábitats ocupados, os processos reprodutivos, etc.

– Fisiologia Animal – Estuda o funcionamento dos diferentes sistemas, como o digestivo, o respiratório, o circulatório, o excretor, entre outros, nos animais.

– Botânica – Estuda os grupos vegetais, aspectos reprodutivos, hábitats, adaptações vegetais ao ambiente, etc.

– Fisiologia vegetal – Estuda o funcionamento do corpo do vegetal como trocas gasosas, fotossíntese, condução de seiva, movimentos vegetais, hormônios vegetais, etc.

– Ecologia – Estuda o ambiente em sua estrutura e funcionamento.

Além das áreas citadas; de acordo com o interesse de ensino e pesquisa, outras áreas são criadas, como microbiologia, a paleontologia, a botânica econômica, a parasitologia, a imunologia, etc. 

 

2. Conhecendo a Célula

A Citologia é a área da Biologia que estuda a célula em sua organização, morfologia, funcionamento, composição química e os mecanismos de divisão celular.

Dizemos que todos os seres vivos são formados por células, com exceção dos vírus, sendo conhecidos desde formas unicelulares até formas pluricelulares.

O organismo unicelular tem a célula como sendo o próprio organismo, isto é, a única célula é responsável por todas as atividades vitais, como alimentação, trocas gasosas, reprodução, liberação de excretas, etc.

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O organismo pluricelular, que é formado por muitas células (milhares, milhões, até trilhões de células), apresenta o corpo com tecidos, órgãos e sistemas, especializados em diferentes funções vitais. As células dos pluricelulares diferem quanto às especializações e de acordo com os tecidos a que elas pertencem.

Podemos então considerar, para o organismo unicelular ou pluricelular, que a célula é a unidade estrutural e funcional dos seres vivos.

Os organismos unicelulares e pluricelulares têm a célula como unidade estrutural e funcional

Na classificação dos seres vivos, são utilizados critérios de organização e fisiologia celular para diferenciar os diferentes grupos (reinos).

Quanto à organização celular, as células podem ser procarióticas(procariontes) ou eucarióticas(eucariontes). E os seres possuidores dessas células são ditos eucariontes e procariontes. 

As células procarióticas apresentam organização mais simples, sem núcleo organizado e sem organelas membranosas, como retículo endoplasmático, complexo de Golgi, mitocôndria, entre outras. Possuem célula procariótica os organismos do reino Monera (bactérias e cianobactérias).

As células eucarióticas apresentam maior complexidade com núcleo organizado em carioteca, nucleoplasma, cromatina e nucléolo, além do citoplasma com organelas organizadas com sistemas de membranas, como complexo de Golgi, retículo endoplasmático, mitocôndria, cloroplasto, entre outras.

    

             

Podemos ainda considerar a fisiologia celular, o que caracteriza e diferencia a célula autotrófica de célula heterotrófica.

A célula autotrófica é auto-suficiente em termos nutricionais, podendo ser fotossintetizante ou quimiossintetizante. São autotróficas as células vegetais, das algas e de alguns tipos de bactérias.
A célula heterotrófica não apresenta a auto-suficiência, sendo dependente da aquisição de nutrientes extracelular por absorção direta ou absorção após um processo digestivo por ação enzimática.
São heterotróficas as células animais, dos fungos, dos protozoários e de muitos tipos de bactérias.

Os vegetais possuem células fotossintetizantes e os animais possuem células heterotróficas.

Célula – uma unidade de eficiência na estrutura e funcionamento dos seres vivos.

O sucesso da organização celular e fisiologia celular está relacionado com várias características e propriedades dos diferentes componentes celulares; entre eles podemos destacar:

1) Alto teor de água: a célula é completamente ocupada por água, o que facilita a dispersão de substâncias e a ocorrência de reações químicas.

2) Compartimentação: um vasto sistema de membranas forma numerosos compartimentos, isolando os processos metabólicos entre si, estabelecendo um fluxo organizado dentro da célula e oferecendo uma superfície desproporcionalmente grande em relação ao volume celular.

3) Presença de material genético: a célula contém no seu interior as informações necessárias (DNA) para criar e manter sua própria organização e para coordenar as atividades que realiza.

4) Presença de enzimas: o material genético determina a produção de enzimas, catalisadores que permitem a ocorrência de reações que, sem eles, levariam milhares de anos para ocorrer.

5) Economia: o rendimento dos processos celulares é elevado (parcela da energia consumida convertida em trabalho). As moléculas orgânicas, com as quais as células lidam, são bastante versáteis, isto é, podem desempenhar vários papéis funcionais. Com poucos tipos de substâncias, as células se mantêm. Além disso, muitas substâncias que são resíduos de um processo podem ser empregadas como matéria-prima de outro, fazendo com que a produção global de resíduos seja pequena.

6) Interação com o meio: as células interagem intensamente com o ambiente onde estão. Um ser unicelular interage com o meio onde vive, assim como as células de um ser pluricelular interagem com o líquido intercelular existente entre elas. O ser vivo deve garantir às células um meio intercelular estável e confortável. As células são as responsáveis por mantê-lo assim, e são as beneficiárias dessa estabilidade. 

3. A Célula Viva

Embora usada como modelo para estudo, uma célula típica, contendo todas as estruturas possíveis, não existe. Organismos unicelulares são muito distintos entre si, bem como uma célula muscular é diferente de um neurônio. Todavia, todas as células possuem alguns componentes: uma membrana celular, um citoplasma contendo organelas e, geralmente, um núcleo.

Todas têm, ainda, algumas propriedades funcionais: podem obter e transformar energia; contêm macromoléculas complexas, como proteínas e ácidos nucleicos; podem sintetizar substâncias e têm a capacidade de se dividir.

Esquema de uma célula ideal contendo todas as organelas e estruturas dos tipos padrões intracelulares dos seres vivos

Os vírus não têm estrutura celular e só se reproduzem no interior de células. Clamídias e ricketsias são células incompletas e, também, parasitas intracelulares obrigatórios. Diferem dos vírus por 3 motivos:

1) possuem DNA e RNA, enquanto os vírus têm DNA ou RNA;

2) possuem uma membrana envoltória com alguma capacidade de regular as trocas entre o meio interno e o externo;

3) possuem algumas organelas necessárias aos processos de síntese e de reprodução. 

 

4. Células Procarióticas

(do latim pro, primitivo, e cario, núcleo)

Caracterizam-se pela ausência de um envoltório nuclear, estando os cromossomos imersos no citoplasma. Nessas células, o sistema de membranas se resume à membrana plasmática. Os seres procariontes compreendem as bactérias e as cianobactérias (algas azuis).

Tomando a célula bacteriana como modelo de organização procariótica, podemos notar em alguns tipos formato de um bastão com 2m de comprimento. Presença de uma membrana plasmática e, externamente, uma parede celular rígida. Ribossomos aderidos à face interna da membrana plasmática e às moléculas de RNA mensageiro. Contém cromossomos circulares, presentes na região do hialoplasma. Esses cromossomos possuem DNA, mas não possuem proteínas. A membrana plasmática possui uma invaginação chamada mesossomo, onde se concentram enzimas respiratórias; parece desempenhar algum papel na divisão celular.

 

A organização procarionte de uma bactéria

Nas cianobactérias, fotossintetizantes, encontram-se dobras da membrana associadas à clorofila. São as lamelas fotossintetizantes.

 

A organização celular procariótica de uma cianobactéria

Os organismos autótrofos são aqueles auto-suficientes em termos alimentares, pois realizam fotossíntese ou quimiossíntese. São autótrofos os vegetais e as algas.

Os organismos heterótrofos dependem de uma fonte extracorpórea de alimento, como os animais e os fungos.

A organização procariótica das bactérias e das cianobactérias é caracterizada pela ausência de uma carioteca e de organelas membranosas como mitocôndria, cloroplasto, complexo de Golgi e retículo endoplasmático.

A organização eucariótica das células animais e vegetais é caracterizada pela existência de um núcleo verdadeiro (com carioteca) e de organelas, como mitocôndria, cloroplasto, retículo endoplasmático, complexo de Golgi, etc.

Composição Química da Célula - Carboidratos

1. Introdução

Os carboidratos são moléculas orgânicas formadas por átomos de carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O).

Os carboidratos também podem ser chamados de hidratos de carbono, glicídios, açúcares, entre outros nomes.

Nem sempre o açúcar (carboidrato) está relacionado com o paladar doce dos alimentos. Existem açúcares, como o amido da maisena e da farinha de trigo, que não são doces. São doces a glicose do mel e a frutose das frutas.

Os carboidratos apresentam muitas funções no metabolismo dos seres vivos; uma das mais importantes é a função energética dessas moléculas relacionadas com o metabolismo energético que envolve o funcionamento das organelas mitocôndrias e cloroplastos.

Os autótrofos são os organismos capazes de produzir açúcares, a partir da utilização de gás carbônico (CO₂) e água (H₂O), utilizando a luz como fonte de energia para o fenômeno da fotossíntese.

Equação Geral da Fotossíntese. 

1. Classificação dos Carboidratos

Os carboidratos são classificados de acordo com o número de moléculas em sua constituição como monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos.

A. Monossacarídeos

Os monossacarídeos são moléculas orgânicas formadas por átomos de carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O) na proporção
1: 2: 1, respectivamente, apresentando a fórmula geral (CH₂O) n, em que “n” pode variar de 3 a 7.

O nome genérico do monossacarídeo está relacionado com o valor de n.

n = 3 trioses
n = 4 tetroses
n = 5 pentoses
n = 6 hexoses
n = 7 heptoses

Os monossacarídeos mais abundantes são as hexoses com fórmula geral (C₆H₁₂O₆). Nessa classe, se inclui a glicose, o mais importante combustível para a maioria dos seres vivos, componente dos polissacarídeos mais importantes, como o amido e a celulose. Outras hexoses importantes são a frutose e a galactose.

Uma outra classe importante dos monossacarídeos são as pentoses com fórmula geral (C₅H₁₀O₅). As pentoses desoxirribose e ribose são os componentes dos ácidos nucleicos DNA e RNA, respectivamente.

As trioses e as heptoses são compostos que participam das reações dos processos metabólicos da respiração e da fotossíntese.

Os monossacarídeos são sólidos brancos, cristalinos, solúveis em água, sendo a maioria de sabor doce.

Algumas fórmulas estruturais de monossacarídeos

    

Carboidratos do tipo hexoses – glicose e galactose – possuem a função orgânica aldeído (aldose) e a frutose a função orgânica cetona (cetose).

    

B. Oligossacarídeos

Os oligossacarídeos são moléculas orgânicas formadas pela união de 2 a 10 moléculas de monossacarídeos.

Os oligossacarídeos mais importantes biologicamente são os dissacarídeos.

Os dissacarídeos, como a sacarose, maltose e lactose são formados pela união de dois monossacarídeos

Reações de Síntese e Hidrólise de um Dissacarídeo

Os dissacarídeos presentes nos alimentos não são aproveitados diretamente pelo organismo. Estas moléculas precisam ser digeridas (hidrolisadas) pela ação de enzimas específicas em suas unidades formadoras (monossacarídeos) para serem absorvidas nas microvilosidades intestinais e aí então chegarem até as células, via corrente sangüínea.

1. Reação de síntese
2. Reação de hidrólise (ação enzimática)


C. Polissacarídeos

São moléculas orgânicas formadas pela união de mais 10 moléculas de monossacarídeos.
Os polissacarídeos são abundantes na natureza, podendo ter função biológica de reserva energética, como o amido e o glicogênio ou função estrutural, como a celulose e a quitina.

Polissacarídeos de reserva energética

O amido é o polissacarídeo de reserva energética dos vegetais, sendo armazenado nas células do parênquima amilífero de caules (batatinha) e raízes (mandioca).

O glicogênio é o polissacarídeo de reserva energética animal, sendo armazenado no fígado e músculos.

Amido e glicogênio são formados por milhares de moléculas de glicose e para serem aproveitados no metabolismo energético são transformados em moléculas de glicose, de acordo com os esquemas a seguir.

Polissacarídeos Estruturais

A celulose é o polissacarídeo presente na membrana celulósica das células vegetais (imagine sua abundância na natureza). Está relacionada com a estrutura e forma das células vegetais.

O aproveitamento da celulose na forma de moléculas de glicose só é possível na presença da enzima celulase, que é produzida por microorganismos como bactérias e protozoários, que vivem mutualisticamente no sistema digestivo de organismos como ruminantes, moluscos e cupins.

No ser humano, a presença de celulose na dieta (alimentação) garante o bom funcionamento do intestino, a retenção de água ao bolo fecal, facilitando sua eliminação.

Nos artrópodes, o polissacarídeo quitina é um material impermeabilizante do exoesqueleto, garantindo boa adaptação à vida terrestre.

Nos tecidos animais, a compactação entre as células é facilitada pela presença do polissacarídeo ácido hialurônico (cimento intercelular).

A heparina também é um importante polissacarídeo que atua na circulação como anticoagulante, principalmente em regiões de grande irrigação como pulmões e fígado.