AULA 2_Níveis de organização e células

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NIVEIS DE ORGANIZAÇÃO E CÉLULAS 
 NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO E CÉLULAS 
 
O objetivo principal deste capítulo é que você tenha uma visão geral dos níveis 
de organização dos organismos vivos, incluindo as células e seus componentes. 
 Nosso organismo é bastante complexo, sendo constituído por vários sistemas, 
os quais são integrados, influenciando uns aos outros, mas cada um é especializado em 
executar algumas das funções que mantém a vida do indivíduo. Veremos que isso se 
repete em todos os níveis de organização, incluindo o organismo, os sistemas de órgãos, 
como sistema digestório ou endócrino, até as organelas e moléculas. Essa forma de 
organização constitui um sistema e seus elementos. 
 
Mas o que é um sistema? 
Um sistema é um todo, um conjunto organizado de elementos que se 
comunicam e se influenciam de modo a atingir o objetivo geral do sistema (Figura 1). 
 
Figura 1. Os componentes de um sistema são elementos que se relacionam mutuamente e 
formam um todo trabalhando em conjunto. O sistema representado nesta ilustração é 
composto dos elementos 01, 02 e 03 (Fonte: Pré-Fisiologia, UFRGS). 
 
Todos os elementos de um sistema dependem de todos, nos vários níveis de 
organização. Por exemplo, o sistema respiratório é responsável por obter o oxigênio 
necessário para o metabolismo celular e, ao mesmo tempo, elimina o CO2 produzido 
pelas células. Mas todas as células do organismo vão receber esse O2 levado pela 
circulação sanguínea. Já o sistema digestório é especializado em obter do meio externo 
 
 
 
 
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os nutrientes e excretar os resíduos não absorvidos ou produzidos no metabolismo. O 
sistema cardiovascular, com sua enorme rede de vasos que se distribui em todo o corpo, 
tem função essencial na comunicação entre as células distantes, levando hormônios, 
nutrientes e sinalizadores até todas as células. E assim, cada sistema executa suas 
funções mantendo a vida do organismo como um todo e interage com os outros 
sistemas. Se um dos elementos do sistema não funciona adequadamente, os outros 
sofrerão as consequências também. 
Essas relações entre diferentes elementos, forma sistemas e os sistemas atuam 
como elementos em sistemas maiores. Neste caso, o sistema que integra todos os 
sistemas de órgãos é o organismo. Cada sistema, por sua vez tem seus órgãos, que são 
especializados em cada função. Por exemplo, o coração é responsável por bombear o 
sangue pelas artérias, de modo que se torna essencial para o bom funcionamento de 
todos os sistemas e órgãos do organismo. Já o rim é o único órgão capaz de formar e 
eliminar urina, regulando o volume de água e a composição eletrolítica do corpo. Então, 
há uma interdependência e ao mesmo tempo uma independência de cada órgão e de 
cada sistema (Figura 2). Todos dependem de todos, mas cada um é relativamente 
independente nas suas funções. 
 
Figura 2. O organismo humano é um sistema composto por vários elementos, os quais 
constituem os sistemas de órgãos, que interagem entre si. (Fonte: 
https://pixabay.com/pt/photos/mulher-humano-par-homem-face-254133/). 
https://pixabay.com/pt/photos/mulher-humano-par-homem-face-254133/
 
 
 
 
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Os órgãos que compõem os sistemas, por sua vez, são constituídos por diferentes 
tecidos, cada um com sua especialidade. Por exemplo, os tecidos epiteliais revestem os 
órgãos ocos e permitem que se realizem trocas entre o meio externo e o interno. O 
tecido muscular é especializado em realizar os movimentos, já que suas células possuem 
a capacidade de se encurtar, através das contrações musculares, movendo os ossos e as 
paredes das vísceras. Assim, cada órgão é constituído de diferentes tecidos (Figura 3). 
Se olharmos a parede de um vaso sanguíneo ou do tubo gastrointestinal, vamos 
encontrar tecido epitelial, tecido conjuntivo, muscular, nervoso, etc. Cada tecido tem 
sua especialização e é composto por elementos menores, chamados de células. 
A palavra “célula” foi utilizada, pela primeira vez, por Robert Hooke, cientista 
inglês, em 1665, ao observar as paredes celulares da cortiça como cavidades vazias. 
Chamou de célula significando “câmara”, cela. Com o desenvolvimento dos 
microscópios verificou-se que todos os seres vivos são compostos por células, e que elas 
não são “vazias”. 
 
Figura 3. Níveis de organização estrutural, desde o nível químico até os sistemas que compõem 
o organismo humano. Nesta figura, o exemplo do sistema digestório (Fonte: Pré-Fisiologia, 
UFRGS). 
 
 
 
 
 
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Na Figura 3, vemos também que, a partir dos átomos e suas ligações químicas se 
formam as moléculas, as quais são responsáveis pela estrutura das organelas e células 
e pela execução de todas as suas funções. No exemplo da Figura 3, do sistema digestório, 
vemos que um dos órgãos desse sistema é o tubo digestório que possui tecido epitelial, 
revestindo internamente todo o tubo e compondo a camada mucosa que vai permitir a 
entrada de nutrientes a partir do lúmen. Mas para que o sistema digestório funcione 
adequadamente, é preciso que o quimo seja transportado ao longo do tubo, e para isso 
será necessário o tecido muscular, que ao contrair suas células musculares, empurra o 
conteúdo luminal ao longo do tubo. E assim por diante. 
Questão para pesquisar e pensar: 
Por que se usa a palavra lúmen (ou lume)? O que significa? Em que outras estruturas 
anatômicas pode ser usada? Busque um ou dois sinônimos. 
 
Essa característica de elementos que trabalham de forma colaborativa, mas cada 
um com sua atividade específica, se repete nos vários níveis de organização. E entender 
como funcionam e se organizam esses sistemas é o tema de estudo da Fisiologia. Aqui 
tratamos da Fisiologia Humana, que estuda o funcionamento do organismo humano e 
todos seus componentes até o nível das moléculas. Claro que os níveis de organização 
são bem mais amplos, se considerarmos que as pessoas formam populações, que se 
organizam em comunidades, que fazem parte de ecossistemas, etc. E, também, que as 
moléculas são formadas a partir de átomos, compostos por partículas, e assim por 
diante. Por isso, todos os processos e mecanismos fisiológicos dos organismos vivos 
seguem as leis da química e da física. 
 
Por essa organização comum, os organismos vivos compartilham mecanismos de 
sobrevivência; armazenam informação no DNA, sintetizam proteínas, usam ATP para 
armazenar e usar energia, etc. 
 
Mas dentro desse contexto, o que caracteriza a vida e os organismos vivos? 
 
 
 
 
NIVEIS DE ORGANIZAÇÃO E CÉLULAS 
Um organismo vivo é um sistema extremamente organizado, composto de uma 
ou mais células. Para sobreviver no ambiente natural, um organismo precisa ter 
autonomia. Para isso, ele precisa ter uma membrana plasmática e as habilidades 
necessárias para sobreviver, como extrair nutrientes do ambiente para produzir energia, 
deve ser capaz de se reproduzir, transmitindo suas informações genéticas, de responder 
a mudanças externas e realizar trocas com o ambiente externo. 
Neste curso, vamos voltar a falar da célula várias vezes, uma vez que ela é a 
unidade estrutural e funcional dos seres vivos. 
 
Há uma analogia simples que se usa para deixar claro o papel estrutural 
da célula no organismo vivo. A célula seria como o “tijolo” usado para construir uma 
parede. Cada tijolo é a menor parte e quando muitos tijolos iguais são unidospelo 
cimento eles formam uma parede, da mesma forma que muitas células semelhantes 
formam um tecido. 
 
Mas, o que significa dizer unidade funcional? Unidade funcional é “a menor 
parte capaz de realizar todas as funções de um sistema”. Como estamos falando de 
organismos vivos, consideramos as funções necessárias para manter a vida (p.ex. 
armazenar energia é uma dessas funções). Como os órgãos e tecidos são constituídos 
por células, e a célula é a menor estrutura que executa todas as funções, ela também é 
considerada a unidade estrutural dos organismos vivos. Os vírus não possuem células e 
não se reproduzem nem sobrevivem de forma autônoma, por isso não são considerados 
organismos vivos. Essa questão dos vírus ainda está em discussão entre os especialistas. 
 
Os organismos vivos podem ser unicelulares ou pluricelulares. Os unicelulares 
são organismos compostos de apenas uma célula, e esta realiza todas as funções 
necessárias para a manutenção da sua vida, ou seja, as funções vitais. Isso se chama 
autonomia da célula, mas células autônomas possuem pouca especialização. Elas 
precisam “fazer tudo”. 
 
 
 
 
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Nos organismos pluricelulares, houve uma “divisão de tarefas” e as células foram 
se especializando. Essa especialização das células ocorre ao longo do desenvolvimento 
com a diferenciação celular. Apesar de todas as células de um indivíduo serem 
originadas a partir de uma única célula que se dividiu muitas vezes e de todas terem os 
mesmos genes, cada tipo celular executa uma função determinada e diferente, sendo 
todas fundamentais para o bom funcionamento do organismo dos seres vivos. Além 
disso, cada célula é independente das demais, no sentido de que executa todas as suas 
funções vitais e pode sobreviver sem as demais. Porém, quanto mais especializada a 
célula, maior sua dependência das demais, ou seja, menor sua autonomia. E quanto mais 
especializada for a célula, menor vai ser a probabilidade de que possa se dividir. Isso 
significa que as células indiferenciadas se dividem mais e são menos especializadas. 
 
Questão para pesquisar e pensar: 
E as células que não se diferenciam, para que servem? Como se chamam? 
 
Os organismos pluricelulares (ou multicelulares) são compostos de muitas 
células, sendo que cada função do organismo é exercida por um grupo de células que se 
especializaram para realizar aquela função. Por exemplo, células musculares se 
diferenciaram desenvolvendo estruturas que permitem que ela se contraia. Essa 
especialização (diferenciação) faz com que as células eucarióticas sejam muito 
diferentes entre si, mas elas mantêm algumas características gerais semelhantes, por 
exemplo, todas possuem membrana celular, citoplasma, organelas, como veremos a 
seguir (Figura 4). 
As células vegetais são semelhantes às células animais, mas com algumas 
diferenças, como a parede celular e os plastos. Se você quiser revisar essas diferenças 
veja o vídeo neste link 
 
https://pt.khanacademy.org/science/biology/structure-of-a-cell/cytoskeleton-
junctions-and-extracellular-structures/v/overview-of-animal-and-plant-cells 
https://pt.khanacademy.org/science/biology/structure-of-a-cell/cytoskeleton-junctions-and-extracellular-structures/v/overview-of-animal-and-plant-cells
https://pt.khanacademy.org/science/biology/structure-of-a-cell/cytoskeleton-junctions-and-extracellular-structures/v/overview-of-animal-and-plant-cells
 
 
 
 
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Figura 4. Tipos de células. Células especializadas podem ter formas e tamanhos muito 
diferentes, adaptados a suas funções (Fonte: Pré-Fisiologia, UFRGS) 
 
Todas as células apresentam uma membrana envolvendo a célula, também 
chamada de membrana plasmática, a qual separa o meio intracelular do meio 
extracelular. As procarióticas não possuem núcleo delimitado nem as organelas 
membranosas. (Cario= núcleo; Pro=primeiro, que antecede, antes). 
 
Nas células eucarióticas (eu=verdadeiro), como a dos organismos animais, 
observa-se a presença do núcleo, do citoplasma com diversas organelas (mitocôndria, 
complexo de Golgi, lisossomos, retículo endoplasmático), do citosol (líquido) e da 
membrana plasmática (Figura 5). Nos eucariontes, o espaço intracelular também é 
dividido por membranas, que formam diferentes compartimentos (Figura 5). 
 
 O núcleo é uma estrutura fundamental, por abrigar a informação genética que 
traz a “receita” de como sintetizar todas as proteínas usadas pela célula, como as 
proteínas estruturais, transportadores e enzimas, como também as proteínas que serão 
secretadas pela célula para o meio extracelular. 
 
 
 
 
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Membrana plasmática - é uma película flexível que separa o ambiente interno da célula 
(meio intracelular) do meio extracelular, criando as condições para que ocorram as 
reações bioquímicas intracelulares. A membrana possui uma característica muito 
importante: a permeabilidade seletiva, que regula a entrada e a saída de substâncias. 
 
Citoplasma - região delimitada pela membrana plasmática, onde é encontrado o núcleo, 
o citosol (parte aquosa do citoplasma), o citoesqueleto, as organelas (estruturas que 
funcionam como pequenos órgãos dentro da célula) e as inclusões (que não possuem 
membrana). 
 
 
Figura 5. Célula eucarionte. Observe a presença da membrana nuclear, organelas 
citoplasmáticas membranosas e membrana plasmática. (Fonte: 
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:C%C3%A9lula_eucari%C3%B3tica.jpg ) 
 
 
 Em outros capítulos vamos voltar a falar sobre os componentes das células 
animais e suas funções, mas agora vamos falar um pouquinho mais sobre alguns dos 
componentes do citoplasma. 
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:C%C3%A9lula_eucari%C3%B3tica.jpg
 
 
 
 
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Citosol: também chamado de matriz citoplasmática, é o maior compartimento 
intracelular, com consistência mais ou menos fluida, composto de proteínas, nutrientes 
e íons, água, enzimas e outros elementos dissolvidos. Nele se encontram as organelas e 
as inclusões. 
 
Citoesqueleto: é um arranjo de filamentos intracelulares formados por proteínas que 
organizam a estrutura da célula e o movimento de componentes celulares ou da própria 
célula. Como alguns se fixam na membrana plasmática e com proteínas da matriz 
extracelular, também são importantes para a união com outras células. São formados 
pelos microfilamentos, filamentos intermediários e microtúbulos. 
 
Inclusões: não possuem membrana, como os depósitos de lipídios ou glicogênio. Alguns 
incluem aqui os ribossomos, proteossomos e proteínas do citoesqueleto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 6. Célula eucarionte. Observe a presença das organelas, inclusões, citoesqueleto e 
citosol. 
 
Organelas: envolvidas por membrana, executam diversas funções na célula. 
 
Mitocôndrias: produzem ATP necessário para o trabalho celular, transportes ativos, 
contração muscular e reações químicas. Possuem material genético próprio, por isso 
podem se replicar independente da divisão celular. 
 
 
 
 
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Retículo endoplasmático: formado por uma rede de vesículas achatadas e túbulos, 
formando um espaço interno contínuo com o envoltório nuclear. O retículo 
endoplasmático rugoso possui ribossomos,responsáveis pela síntese de proteínas a 
partir da tradução do RNA mensageiro. O retículo endoplasmático liso não possui os 
ribossomos e é responsável pela síntese de lipídios, transporte e armazenamento de 
substâncias como o íon cálcio. 
 
Complexo de Golgi: formado por várias vesículas achatadas encurvadas. Modificam as 
proteínas sintetizadas nos ribossomos e as distribui para as organelas ou para a secreção 
a partir de vesículas. 
 
Lisossomos: são vesículas que possuem enzimas responsáveis pela digestão celular. 
 
Peroxissomos: contêm enzimas, como a catalase, que destroem moléculas tóxicas. 
 
 Em outros capítulos vamos abordar com mais detalhes a síntese proteica e a 
obtenção de energia usada nos processos celulares, além de estudar os compartimentos 
e algumas funções das organelas. Também voltaremos a falar sobre a membrana 
plasmática e os mecanismos de transporte através dela. 
 
Até a próxima aula!