Citologia: Estudo das Células

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Citologia
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A Citologia ou Biologia Celular é o ramo da Biologia que estuda as células.
A palavra citologia deriva do grego kytos, célula e logos, estudo.
A citologia foca-se no estudo das células, abrangendo a sua estrutura e metabolismo.
O nascimento da citologia e a invenção do microscópio são fatos relacionados. Em 1663, Robert Hooke cortou um pedaço de cortiça e observou ao microscópio. Ele notou que existiam compartimentos, os quais ele denominou de células.
A partir daí, a citologia começou a desenvolver-se como ciência. O avanço dos microscópios contribuiu para que as estruturas das células fossem observadas e estudadas.
Teoria Celular
O estabelecimento da Teoria Celular foi possível graças ao desenvolvimento da microscopia.
A Teoria Celular apresenta postulados importantes para o estudo da Citologia:
Todos os seres vivos são constituídos por células;
As atividades essenciais que caracterizam a vida ocorrem no interior das células;
Novas células se formam pela divisão de células preexistentes através da divisão celular;
A célula é a menor unidade da vida.
Saiba mais sobre a Teoria Celular.
Tipos de Células
As células podem ser divididas em dois tipos: as procariontes e eucariontes.
Procariontes
A principal característica da célula procarionte é a ausência de carioteca delimitando o núcleo celular. O núcleo da célula procarionte não é individualizado.
As células procariontes são as mais primitivas e possuem estruturas celulares mais simples. Esse tipo celular pode ser encontrado nas bactérias.
Eucariontes
As células eucariontes são mais complexas. Essas possuem carioteca individualizando o núcleo, além de vários tipos de organelas.
Como exemplos de células eucariontes estão as células animais e as células vegetais.
Saiba mais:
Célula
Célula animal e vegetal
Partes da Célula
As células eucariontes apresentam partes morfológicas diferenciadas. As partes principais da célula são: membrana plasmática, citoplasma e núcleo celular.
Estruturas presentes na célula eucarionte animal
Membrana Plasmática
A membrana plasmática ou membrana celular é uma estrutura celular fina e porosa. Ela possui a função de proteger as estruturas celulares ao servir de envoltório para todas as células.
A membrana plasmática atua como um filtro, permitindo a passagem de substâncias pequenas e impedindo ou dificultando a passagem de substâncias de grande porte. A essa condição damos o nome de Permeabilidade Seletiva.
Saiba mais sobre a Membrana Plasmática.
Citoplasma
O citoplasma é a porção mais volumosa da célula, onde são encontradas as organelas celulares.
O citoplasma das células eucariontes e procariontes é preenchido por uma matriz viscosa e semitransparente, o hialoplasma ou citosol.
As organelas são pequenos órgãos da célula. Cada organela desempenha uma função diferente.
Saiba quais são as Organelas Celulares:
Mitocôndrias: Sua função é realizar a respiração celular, que produz a maior parte da energia utilizada nas funções celulares.
Retículo Endoplasmático: Existem 2 tipos de retículo endoplasmático, o liso e o rugoso.
O retículo endoplasmático liso é responsável pela produção de lipídios que irão compor as membranas celulares.
O retículo endoplasmático rugoso tem como função realizar a síntese proteica.
Complexo de Golgi: As principais funções do complexo de golgi são são modificar, armazenar e exportar proteínas sintetizadas no retículo endoplasmático rugoso. Ele também origina os lisossomos e os acrossomos dos espermatozoides.
Lisossomos: São responsáveis pela digestão intracelular. Essas organelas atuam como sacos de enzimas digestivas, digerindo nutrientes e destruindo substâncias não desejadas.
Ribossomos: A função dos ribossomos é auxiliar a síntese de proteínas nas células.
Peroxissomos: A função dos peroxissomos é a oxidação de ácidos graxos para a síntese de colesterol e respiração celular.
Saiba mais sobre as Organelas Celulares.
Núcleo Celular
O núcleo celular representa a região de comando das atividades celulares.
No núcleo encontra-se o material genético do organismo, o DNA. É no núcleo que ocorre a divisão celular, um processo importante para o crescimento e reprodução das células.
Saiba mais sobre o Núcleo Celular e a Divisão Celular.
Membrana Plasmática
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A membrana plasmática, membrana celular ou plasmalema é um envoltório fino, poroso e microscópico que reveste as células dos seres procariontes e eucariontes.
É uma estrutura semipermeável, responsável pelo transporte e seleção de substâncias que entram e saem da célula.
Apenas com o desenvolvimento do microscópio eletrônico foi possível a observação da membrana plasmática.
Funções
As funções da membrana plasmática são:
Permeabilidade Seletiva, controle da entrada e saída de substâncias da célula;
Proteção das estruturas celulares;
Delimitação do conteúdo intracelular e extracelular, garantindo a integridade da célula;
Transporte de substâncias essenciais ao metabolismo celular;
Reconhecimento de substâncias, graças a presença de receptores específicos na membrana.
Estrutura e Composição
Estrutura da Membrana Plasmática
A membrana plasmática apresenta o denominado "modelo do mosaico fluido”. Ele foi desvendado pelos biólogos estadunidenses Seymour Jonathan Singer e Garth L. Nicolson, em 1972.
O nome "mosaico fluido" deve-se pela presença de estruturas flexíveis e fluidas, com grande poder de regeneração.
A membrana plasmática é quimicamente constituída por lipídios (glicolipídeos, colesterol e os fosfolipídeos) e proteínas. Por isso, é reconhecida por sua composição lipoproteica.
Os fosfolipídios estão dispostos em uma camada dupla, a bicamada lipídica. Eles estão conectadas às gorduras e proteínas que compõem as membranas celulares.
Os fosfolipídios apresentam uma porção polar e outra apolar. A porção polar é hidrofílica e volta-se para o exterior. A porção apolar é hidrofóbica e voltada para o interior da membrana.
Os fosfolipídios movem-se, porém, sem perder o contato. Isso permite a flexibilidade e elasticidade da membrana.
As proteínas são representadas por enzimas, glicoproteínas, proteínas transportadoras e antígenos. As proteínas podem ser transmembranas ou periféricas.
Proteínas transmembranas: atravessam a bicamada lipídica lado a lado.
Proteínas periféricas: situam-se em apenas um dos lados da bicamada.
As enzimas que estão presentes na membrana plasmática possuem diversas funções catalisadoras, responsáveis por facilitar as reações químicas intracelulares.
Saiba mais, leia também:
Célula
Citologia
Citoplasma
Núcleo Celular
Organelas Celulares
Glicocálix
Transporte de Substâncias
A membrana atua como um filtro, permitindo a passagem de substâncias pequenas e impedindo ou dificultando a passagem de substâncias de grande porte. Essa propriedade é chamada de Permeabilidade Seletiva.
O transporte de substâncias através da membrana plasmática pode ser de modo passivo ou ativo:
O transporte passivo ocorre sem gasto de energia. As substâncias deslocam-se do meio mais concentrado para o menos concentrado. São exemplos:
Difusão Simples - É a passagem de partículas de onde estão mais concentradas para regiões em que sua concentração é menor.
Difusão Facilitada - É a passagem, através da membrana, de substâncias que não se dissolvem em lipídios, com ajuda das proteínas da bicamada lipídica da membrana.
Osmose - É a passagem de água de um meio menos concentrado (hipotônico) para outro mais concentrado (hipertônico).
O transporte ativo ocorre com gasto de energia (ATP). As substâncias deslocam-se de menor para o de maior concentração. São exemplos:
Transporte em Bloco: Endocitose e Exocitose - Ocorre quando a célula transfere grande quantidade de substâncias para dentro ou para fora do seu meio intracelular.
Bomba de Sódio e Potássio - Passagem de íons sódio e potássio para a célula, devido às diferenças de suas concentrações.
Permeabilidade SeletivaCompartilhar
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A permeabilidade seletiva é uma propriedade da membrana plasmática que consiste em controlar a entrada e saída de substâncias da célula.
Através da permeabilidade seletiva, a membrana plasmática seleciona as substâncias que devem entrar e sair da célula.
Podemos dizer que a membrana atua como um filtro, permitindo a passagem de substâncias pequenas e impedindo ou dificultando a passagem de substâncias de grande porte.
Água, gás oxigênio e alimento devem entrar na célula. Enquanto, o gás carbônico e excreções devem sair.
A permeabilidade seletiva é fundamental para que a célula desempenhe suas atividades metabólicas adequadamente.
Saiba mais sobre a Membrana Plasmática.
Transporte de substâncias através da membrana
Algumas substâncias podem atravesssar a membrana plasmática livremente, sem gasto de energia. Esse processo é denominado de Transporte Passivo. Ele ocorre porque o fluxo do soluto segue o seu gradiente de concentração, do mais concentrado para o menos concentrado. Ou seja, a favor do gradiente de concentração.
São exemplos de Transporte Passivo:
Difusão Simples: É a passagem de partículas de onde estão mais concentradas para regiões em que sua concentração é menor.
Difusão Facilitada: É a passagem, através da membrana, de substâncias que não se dissolvem em lipídios, ajudadas pelas proteínas (permeases) que permeiam a bicamada lipídica da membrana.
Osmose: É a passagem de água de um meio menos concentrado (hipotônico) para outro mais concentrado (hipertônico).
Em outros casos, a membrana é capaz de absorver ou expulsar ativamente substâncias para dentro ou para fora da célula, com gasto de energia. Esse processo é denominado de Transporte Ativo.
São exemplos de Transporte Ativo:
Bomba de Sódio e Potássio: Corresponde a passagem dos íons sódio e potássio para a célula, devido às diferenças de suas concentrações.
Transporte Acoplado: Esse tipo de transporte não utiliza diretamente a energia metabólica do ATP, mas sim a energia derivada da bomba de sódio e potássio. Além disso, depende das proteínas transportadoras encontradas na membrana.
Transporte em Bloco: Ocorre quando a célula transfere grande quantidade de substâncias para dentro ou para fora do seu meio intracelular. Pode ser por endocitose, transporte em quantidade de substâncias para o interior da célula. Ou por exocitose, transporte de substâncias, em quantidade, para fora da célula.
Organelas Celulares
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As organelas celulares são como pequenos órgãos que realizam as atividades celulares essenciais para as células.
São estruturas compostas pelas membranas internas, com formas e funções diferentes, sendo as principais: os retículos endoplasmáticos lisos e rugosos, o aparelho de Golgi e as mitocôndrias. Nas células vegetais há também organelas específicas os cloroplastos.
As Organelas e suas Funções
Organelas da célula animal.
Uma característica importante das organelas é que são compostas por membranas internas (leia mais sobre elas no final) que lhe conferem formas e funções específicas.
Compare nas figuras a seguir a estrutura típica de uma célula animal (azul) e de uma célula vegetal (verde), observe que os plastos da célula vegetal não são encontradas na célula animal, assim como possuem grandes vacúolos.
Mitocôndrias
São organelas compostas por membrana dupla, sendo uma externa e uma interna que apresenta muitas dobras, as chamadas cristas mitocondriais.
As mitocôndrias são organelas especiais, com capacidade de se reproduzir, uma vez que contem moléculas de DNA circular, tal como as bactérias.
Sua função é realizar a respiração celular, que produz a maior parte da energiautilizada nas funções vitais. A primeira etapa acontece no citosol da célula e as duas últimas: o ciclo de Krebs e a fosforilação oxidativa, ocorrem nas suas membranas internas.
Retículo Endoplasmático
São organelas cujas membranas se dobram formando sacos achatados. Existem 2 tiposde retículo endoplasmático, o liso e o rugoso, esse último possui grânulos associados à sua membrana, os ribossomos, o que lhe confere aparência rugosa e por isso o nome.
Além disso sua membrana é contínua com a membrana externa do núcleo, o facilita a comunicação entre eles.
O retículo endoplasmático liso (REL) não tem ribossomos associados e por isso tem aparência lisa, é responsável pela produção de lipídios que irão compor as membranas celulares.
A função principal do retículo endoplasmático rugoso (RER) é realizar a síntese proteica, além de participar do seu dobramento e transporte até outras partes da célula.
Saiba mais:
Retículo endoplasmático
Síntese proteica.
Mitocôndrias
Ciclo de Krebs
Aparelho de Golgi
Também chamado complexo de Golgi ou ainda complexo golgiense, é composto de discos achatados empilhados, formando espécies de bolsas membranosas.
Suas funções são modificar, armazenar e exportar proteínas sintetizadas no RER. Algumas dessas proteínas são glicosiladas, ou seja, sofrem reação de adição de um açúcar no RE e no golgi o processo é completado, caso contrário, essas proteínas podem se tornar inativas.
Além disso, o aparelho de Golgi produz vesículas que brotam e se soltam originando os lisossomos primários. No momento em que esses lisossomos primários se fundem aos endossomas formam vacúolos digestórios ou lisossomos secundários.
Lisossomos
Os lisossomos são envolvidos apenas pela bicamada lipídica e no seu interior há enzimas digestivas. Sua função é digerir moléculas orgânicas como lipídios, carboidratos, proteínas e ácidos nucleicos (DNA e RNA).
Como as enzimas hidrolases (peptidases que digerem aminoácidos, nucleases (digerem ácidos nucleicos), lipases (digerem lipídios), entre outras funcionam em ambiente ácido, a digestão ocorre dentro dos lisossomos para não prejudicar a célula.
As moléculas a serem digeridas são englobadas por endocitose e entram na célula envolvidas em vesículas formadas a partir da membrana chamados endossomas.
Depois fundem-se com os lisossomos primários e são quebradas, originando partes menores, como os ácidos graxos. Essas moléculas pequenas saem do lisossomo e são aproveitadas no citosol da célula.
Núcleo Celular
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O núcleo é a região da célula onde se encontra o material genético (DNA) dos organismos tanto unicelulares como multicelulares.
O núcleo é o que caracteriza os organismos eucariontes e os diferencia dos procariontes que não possuem núcleo.
Função
O núcleo é como o "cérebro" da célula, pois é a partir dele que partem as "decisões". É onde se localizam os cromossomos compostos de moléculas de ácido desoxirribonucleico, DNA, que carrega toda a informação sobre as características da espécie e participa dos mecanismos hereditários.
Cada região do DNA é composto por genes que codificam as informações para a síntese de proteínas, que ocorre nos ribossomos. De acordo com o gene codificado, será sintetizada um tipo de proteína, que será usada para fins específicos.
Representação do processo de síntese proteica que começa no núcleo e depois acontece no citoplasma.
Além disso, quando o organismo precisa crescer ou se reproduzir a célula passa por divisões que acontecem também no núcleo.
Componentes do Núcleo
O núcleo contém nucleoplasma, substância onde fica mergulhado o material genético e as estruturas que são importantes para que desempenhe suas funções, como os nucléolos.
E também há a carioteca ou membrana celular, que delimita o núcleo e envolve o material genético.
Representação da estrutura do núcleo e sua ligação com o retículo e os ribossomos.
Carioteca
A membrana que envolve o núcleo é chamada de carioteca, tem natureza semelhante às restante membranas celulares, ou seja, dupla camada de lipídios e proteínas.
A membrana mais externa está ligada ao retículo endoplasmático e muitas vezes possui ribossomos aderidos.
No lado interno da membrana interior há uma rede de proteínas (lâmina nuclear) que ajudam na sustentação da carioteca e participam do processo de divisão celular, contribuindopara a fragmentação e reconstituição do núcleo.
Existem poros na carioteca que são importantes para controlar a entrada e saída de substâncias.
Cromatina
As moléculas de DNA associadas às proteínas histonas compõem a cromatina. A cromatina pode estar mais densa, mais enrolada, sendo chamada heterocromatina que se diferencia da região de consistência mais frouxa, a eucromatina.
O conjuntos dos cromossomos que constituem cada espécie é o cariótipo; no ser humano, por exemplo, são 22 pares de cromossomos autossômicos e 1 par de cromossomos sexuais.
Os cromossomos humanos, por exemplo, têm forma e tamanho típicos o que facilita a sua identificação.
Nucléolos
Os nucléolos são corpos densos e arredondados compostos de proteínas, com RNA e DNA associados.
É nessa região do núcleo onde são fabricadas as moléculas de RNA ribossômico que se associam a certas proteínas para formar as subunidades que compõem os ribossomos.
Essas subunidades ribossômicas ficam armazenadas no nucléolo e saem no momento de realização da síntese proteica.
Divisão Celular
Nos organismos unicelulares a divisão celular representa a reprodução desses seres. Já nos multicelulares a divisão é importante para o crescimento e desenvolvimento do organismo. O surgimento de uma nova célula e todo processo de divisão é chamado de ciclo celular.
Foto de mitoses que estão ocorrendo nas células de cebola observadas ao microscópio.
A divisão celular em que a célula origina duas células-filhas idênticas é denominado mitose. Os cromossomos se tornam tão condensados que podem inclusive ser vistos ao microscópio. Depois ocorrem diversas fases: prófase, metáfase, anáfase e telófase até que são originadas duas novas células.
Já quando na divisão a célula origina células-filhas com a metade do número de cromossomos o processo é chamado de meiose. Na meiose acontecem dois ciclos de divisões consecutivas, chamadas de Meiose I e Meiose II.
Divisão Celular
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A divisão celular é o processo pelo qual uma célula-mãe origina células-filhas.
Através deste processo as células unicelulares se reproduzem e as multicelulares se multiplicam.
A frequência de divisões celulares varia com o tipo e estado fisiológico de cada célula.
No organismo humano, por exemplo, algumas células estão em constante multiplicação. Um exemplo são as células da epiderme e da medula óssea, que se multiplicam para repor as células que morrem.
Entretanto, alguns tipos de células mais especializadas como os neurônios, hemácias e células musculares, nunca se dividem.
Ciclo Celular
É o período que se inicia com a origem da célula, a partir de uma divisão celular e termina quando esta se divide em duas células-filhas.
O ciclo celular é dividido em duas etapas: a interfase e a divisão celular.
Nos eucariontes existem dois tipos de divisão celular: a mitose e a meiose.
Ciclo Celular: interfase e mitose
Interfase
É a fase em que a célula não está se dividindo.
É o período mais longo do ciclo celular, aproximadamente 95% do tempo.
Neste momento ocorrem diversos fatos que possibilitam a divisão celular, como: a replicação do DNA, a divisão dos centríolos e a produção de proteínas.
A interfase é subdividida em três fases: G1, S e G2.
Na fase G1, que antecede a duplicação do DNA, as células aumentam de tamanho, produzem RNA e sintetizam proteínas.
Na fase S ocorre a síntese de DNA. A quantidade de DNA no núcleo da célula é replicado. Lembre-se que replicação significa o processo de duplicação da molécula de DNA.
Antes de qualquer divisão celular há duplicação do DNA durante a interfase.
A fase G2, corresponde ao intervalo entre a síntese de DNA e a mitose. A célula continua crescendo e produzindo proteínas.
Tipos de Divisão Celular
Mitose
É o tipo de divisão celular que a célula-mãe, haploide (n) ou diploide (2n), origina 2 células-filhas com o mesmo número de cromossomos da célula-mãe.
É uma divisão equacional.
A mitose é realizada quando há reprodução assexuada.
Funções da mitose
Crescimento e regeneração de tecidos;
Cicatrização;
Formação de gametas em vegetais;
Divisões do zigoto durante o desenvolvimento embrionário.
Aprenda mais sobre a mitose e suas fases.
Meiose
É o tipo de divisão celular em que a célula mãe, sempre diploide (2n), com cromossomos duplos, origina através de duas divisões sucessivas, quatro células filhas com metade do número de cromossomos da célula mãe.
É uma divisão do tipo reducional.
Funções da Meiose
Formação dos gametas em animais;
Formação dos esporos nos vegetais.
Aprenda mais sobre a meiose e suas fases.