As clulas e suas dimenses 2014 2

Prévia do material em texto

1 
Biologia & Fisiologia Celular 
2014. 2 
As dimensões celulares 
Um corpo humano apresenta 200 tipos celulares diferentes, num total 
de 1014 (1.0 00.000.000.000.000) células. As unidades formadoras dos seres 
vivos, apresentam dimensões extremamente reduzidas, sendo, em geral, 
invisíveis ao olho, sem o uso de microscópios. O que definiria o tamanho de 
uma célula? Qual seria a influência do formato sobre o volume e a captação 
dos nutrientes? Você já parou para se perguntar por que as hemácias dos 
mamíferos são bicôncavas? 
A maioria das células é de tamanho microscópico. Como exceção pode-
se citar o músculo estriado esquelético, neurônios motores, bem como a 
acetabulária (figura 01). Uma célula vegetal ou animal apresentam em torno 
de 10 a 30 µm de diâmetro, já as bactérias costumam ser bem menores, 
tendo um diâmetro que varia entre 0,5 a 2 µm de comprimento. 
 
A 
 
 
B 
Figura 1. A. Eletromicrografia de músculo estriado esquelético, e B foto de 
Acetabularia SP cada haste (h) e seu chapéu (c) correspondem a uma célula. 
 
A imaginação de muitas pessoas é povoada pelas ditas e consideradas 
como sendo “células gigantes”. Nesta categoria dois exemplos, lembrados 
com relativa freqüência, são o ovo e o alvéolo de frutas tais como a laranja. 
É tentador, e errado, considerar o ovo como uma célula gigante, pois a 
estrutura do mesmo já nos apresenta como sendo uma célula sendo a gema o 
núcleo, a gema o citoplasma, a periferia a membrana plasmática. Uma visão 
distorcida, a respeito deste tema, ainda é freqüente, principalmente em 
livros do nível fundamental. Martins; Fonseca; Reis, (2008, p. 39) afirmam 
que “Raras são as células que têm tamanho macroscópico. A gema do ovo de 
← c h→ 
 
 
 
2 
Biologia & Fisiologia Celular 
2014. 2 
avestruz e as algas Nitela e acetabularia são exemplos de células gigantes”. 
Já Goldak; Martins, ( 2006, p. 90) tratam o tema da seguinte forma: 
“Entretanto há células bem maiores e podem ser vistas a olho nu, isto é sem 
o microscópio. É o caso da gema do ovo. A gema inteira é uma única célula”. 
A gema do ovo realmente contém uma célula o Cito II. No estágio que temos 
contato com o ovo, muitas vezes já ocorreu a fecundação e gema agora tem 
em seu interior um ser vivo em uma etapa do desenvolvimento embriológico 
chamado de blastoderma. Outros dois exemplos que podem ser citados 
ainda são: o alvéolo da laranja e as fibras de linho, “Mas existem células 
macroscópicas, isto é que podem ser observadas a olho nu (se, aparelho de 
aumento) É o caso das células das fibras de linho (4cm) e dos alvéolos da 
laranja. Outro exemplo de célula macroscópica: a gema do ovo” (Paulino, 
2001, p. 62). 
 
Figura 02. Estrutura do ovo fecundado de ave. 
 
Gomo de laranja mostrando os seus alvéolos 
 
 
 
 
3 
Biologia & Fisiologia Celular 
2014. 2 
 As células gigantes são raras e dentre elas pode-se citar o músculo 
estriado esquelético, o neurônio motor, o ovócito II, a Acetabulária sp e a 
Nitella sp. Um ponto de grande importância, quando imaginamos nas 
dimensões celulares, é pensar sobre o que limitaria o tamanho da célula. 
Quando pensamos nos limites inferiores, pode-se inferir que o fator 
limitante seria a menor quantidade das diferentes moléculas orgânicas 
capazes de manterem as atividades vitais. A menor célula completa 
conhecida, contendo membrana, citoplasma e material genético, é uma 
bactéria chamada de micoplasma (figura 03). Esta apresenta um diâmetro 
de 300 nm e um único ribossomo, que apresenta 20 nm de comprimento em 
sua maior dimensão, ocupam um substancial volume no citoplasma. Numa 
célula de dimensões tão pequenas, uma solução de 1 µM de um glicose, por 
exemplo, representaria, apenas 6 mil moléculas 
Contrariamente, o limite superior, deve 
ser estabelecido com base na difusão de solutos 
no citoplasma. Este dependeria da 
disponibilidade de nutrientes, bem como de 
outros elementos essenciais ao metabolismo 
celular. A rápida distribuição das diferentes 
moléculas no citoplasma poderia ocorrer por 
dois mecanismos diferentes. 
No primeiro um eficiente acesso ao citoplasma dependeria do 
aumento da relação (divisão) da área da superfície celular pelo seu volume, a 
chamada relação superfície/volume. Nestes casos uma célula pequena, 
apresentaria uma alta relação, pois apresentaria uma maior superfície de 
contato com seu meio ambiente. No caso de uma bactéria, como a E. coli 
(figura 4), por exemplo, um gás como o oxigênio, após se difundir através da 
bicamada lipídica, se distribuiria por todo o citoplasma, pois seu pequeno 
tamanho acarretaria uma alta relação área/volume. 
 
A 
 
B 
Figura 4. E. coli observada a microscopia comum (A) e de varredura (B). 
 
 
Figura 3. Micoplasmas 
 
 
 
4 
Biologia & Fisiologia Celular 
2014. 2 
 
O gradual aumento do tamanho da célula, teria como conseqüência, a 
diminuição desta relação, e o metabolismo celular consumiria mais oxigênio 
do que a difusão pela membrana poderia suprir, assim, o metabolismo 
aeróbico contribuiria para impor um limite teórico as dimensões superiores, 
pois a partir de um determinado tamanho, as células apresentariam 
dificuldade para captar o O2 e distribuí-lo pelo citoplasma, sendo esta 
dificuldade que impede a formação e ou o surgimento de um número mais 
elevado de células gigantes. 
O segundo mecanismo de distribuição de 
moléculas no citoplasma é o observado, por 
exemplo, tanto na algo unicelular Nitela sp 
(figura 5), quanto nas folhas de Elodea sp 
(figura 6), nas quais se observa uma vigorosa 
corrente citoplasmática, impulsionada pelo 
citoesqueleto, chamada de ciclose. Esta 
movimentação, garantiria a chegada de 
metabólitos aos diferentes pontos do 
citoplasma. 
 
 
A 
 
B 
Figura 6. Plântulas de elodea sp e a observação de uma de suas folhas ao 
microscópio óptico comum. Cada estrutura verde (seta) corresponde a um 
cloroplasto (B). 
O formato celular também pode contribuir para compensar o 
tamanho. Uma esfera lisa apresenta a menor razão superfície/volume para 
um dado volume. Muitas células, tais como macrófagos e linfócitos (figura 6) 
 
Figura 5. Nietlla sp. 
← c 
 
 
 
5 
Biologia & Fisiologia Celular 
2014. 2 
apresentam a superfície celular altamente convoluta, gerando áreas de 
superfície para um menor volume, o que facilita tanto a captação de oxigênio 
quanto a liberação de excretas. As microvilosidades também apresentariam 
esta mesma função (Figura 7 A). 
 
A 
 
B 
Figura 7. Macrófafo (A) e linfócito (B). Observe que a superfície da membrana é 
altamente irregular, o que aumenta a área de contato com o meio. 
Os neurônios apresentam uma grande razão superfície/volume, pelo 
fato de serem longos e finos, apresentando também forma estrelada e 
altamente ramificada (Figura 8 B). 
 
A 
 
B 
Figura 8. Célula epitelial com microvilosidades (A) e neurônio com seus vários 
dendritos (B). 
 
A influência do tamanho da célula sobre a relação superfície volume 
pode ser melhor entendida observando a Figura 9. Nela observamos em A 
um cubo, 8 em B e, finalmente, em C, um total de 64, sendo o lado de cada 
cubo igual a 20, 10 e 5 µm, A área superficial total, para cada caso é: A 
2.400 µm2; B 4.800 µm2 e C 9600 µm2, sendo os volumes iguais a 8000 µm3 
para os três exemplos. O cálculo da relação superfície (área) pelo volume 
nos mostra que as células menores (lado igual a 5 µm) apresentam a maior 
relação. Assim temos 0,3; 0,6 e 1,2, respectivamente, para as figuras A, B e 
C. 
 
 
 
6 
Biologia & Fisiologia Celular 
2014. 2A 
Lado= 20 µm 
B 
Lado= 10 µm 
C 
Lado= 5 µm 
 
Figura 9. Demonstração da importância da superfície e do volume 
celular na relação área/volume. 
 
É importante ter em mente, que o formato celular é profundamente 
influenciado pelo citoesqueleto, o qual é composto por 3 grande famílias de 
proteínas os microtúbulos, os filamentos intermediários e os 
microfilamentos de actina (figura 10), e que a captação de moléculas 
depende amplamente da membrana e de suas propriedades. Por exemplo o 
oxigênio, uma gás hidrofóbico tem acesso ao citoplasma por meio de difusão 
simples, passando diretamente pelas moléculas de lipídeos que formam a 
membrana plasmática. Moléculas polares como os carboidratos, ou 
eletricamente carregadas como os aminoácidos são transportados por meio 
de proteínas específicas, por meio de um mecanismo denominado de difusão 
facilitada. 
 
Figura 10. Proteínas a partir das quais estrutura-se o citoesqueleto. 
 
 
 
 
 
7 
Biologia & Fisiologia Celular 
2014. 2 
 
Bibliografia 
LEHNINGER, Albert L. Princípios de Bioquímica. São Paulo, Sarvier, 2000. 
GOWDAK, Demétrio; MARTINS, Eduardo. Ciências novo pensar. São Paulo. 
FTD, 2006.