O que é Citologia?

Biologia celular ou citologia é o ramo da biologia que estuda as células no que diz respeito à sua estrutura, suas funções e sua importância na complexidade dos seres vivos.
Com a invenção do Microscópio óptico foi possível observar estruturas nunca antes vistas pelo homem, as células. Essas estruturas foram mais bem estudadas com a utilização de técnicas de citoquímica e o auxílio fundamental do microscópio eletrônico.
A biologia celular concentra-se no entendimento do funcionamento dos vários sistemas celulares, o aprendizado de como estas células são reguladas e a compreensão do funcionamento de suas estruturas.
A biologia celular é um estudo detalhado dos componentes da célula. Estes componentes são de importância vital para a vida da célula e em geral para a vida dos seres vivos (os quais são formados por células). Os componentes que dão vida à célula compreendem: a membrana citoplasmática, o núcleo, as mitocôndrias, os retículos endoplasmáticos liso e rugoso, os lisossomos, o complexo de Golgi, nucléolo, peroxissomos, centríolos, citoesqueleto e parede celular e cloroplastos, sendo estes dois últimos encontrados somente em vegetais.
Com o advento da microscopia eletrônica, a qual propicia aumentos de 200.000 a 400.000 vezes com resolução de objetos tão pequenos quanto 1 ångstron (1å =10-4 µm), a visualização de estruturas celulares e também dos vírus puderam ser, então, desvendados pela ciência.

Introdução a Citologia - Entendendo o Funcionamento de uma Célula

A célula pode ser comparada, de maneira bem simples, com uma fábrica. Através das portas da fábrica chega o material que será usado para a fabricação de seus produtos, esse processo requer o emprego de energia e funcionários devidamente preparados para sua função específica.Contudo para que haja um bom funcionamento da fábrica é necessário um corpo administrativo, responsável por organizar o trabalho de cada funcionário e pelo contato com o mundo exterior.Tudo isso ocorre no interior da fábrica, que é delimitada por seus muros. De maneira semelhante encontraremos a vida celular. Delimitada por uma membrana (membrana plasmática), responsável por separar o conteúdo interno da célula do meio externo, encontraremos os organóides(espécie de funcionários com atividades específicas), e o núcleo, que funciona como o corpo administrativo mantendo o bom funcionamento da célula e administrando o contato com o meio exterior.

Célula vegetal - Parede celular e cloroplastos

A estrutura microscópoica da maioria das células vegetais é formada por uma parede celular rígida composta basicamente de celulose, e um carbohidrato com propriedades físico-químicas tais como plasticidade, elasticidade, resistência a tensão e decomposição por microorganismos, higrofilia, transparência e etc. Esta parede é fina e elástica nas células vegetais mais jovens (parede primária). Nas células adultas esta parede sofre um espessamento, que pode formar, internamente à parede primária, uma parede secundária, composta de lignina, hemicelulose e suberina.
A formação desta parede secundária não é uniforme, o que pode ser constatado por locais onde ocorre interrupção da sua formação, as chamadas pontuações. Nas células adultas onde ocorre um espessamento proeminente da parede secundária o lúmen celular fica reduzido. Entre uma célula e outra temos a lamela média, formada por uma fina camada de pectatos de cálcio. Esta lamela média funciona como um cimento, unindo as células.
As células que estão em contato direto com o ar, podem formar uma camada externa a parede primária, denominada de cutícula, formada por cutina e cêra. A cêra da carnaúba, por exemplo, vem da cutícula da epiderme das folhas desta planta.
O interior de uma célula adulta é composto por uma fina camada que reveste a parede celular internamente, o citoplasma. Imerso no citoplasama encontramos o núcleo, e os cloroplastos (que contém a clorofila, pigmento verde) reponsáveis pela fotossíntese.
Em alguns casos podemos encontrar, no lugar dos cloroplastos, outras organelas com pigmentos diferentes, carotenos e xantofilas. Interligando os conteúdos de células contíguas, encontramos filamentos de citoplasma, denominados de plasmodesma, os quais estabelecem uma continuidade protoplasmática entre as células. Estas estruturas dão, de certa maneira, uma continuidade entre toda a parte viva de uma planta, formando, o que chamamos de simplasto. Tal continuidade, também pode ocorrer entre as paredes celulares de toda a planta; o esqueleto de celulose, denominado de apoplasto.
Outra estrutura presente nas células vegetais, que ocupa uma parte considerável do centro da célula adulta é o vacúolo, formado por uma solução aquosa de substâncias minerais e orgânicas. Existem duas outras membranas denominadas de plasmalema e tonoplasto. A primeira delimita todo o citoplasma, e está situada logo abaixo da parede celular. A segunda, o tonoplasto, delimita o vacúolo do citoplasma. Além destas organelas típicas da célula vegetal, encontramos também todas as outras organelas como, ribossomos, reticulos endoplásmáticos, mitocôndrias (relacionadas a respiração), dictiossomos, ou complexo de Golgi.

A Estrutura do Cloroplasto

O cloroplasto é composto internamente por várias estruturas de aspecto circular que se agrupam como uma pilha de moedas. Cada uma dessas formações é conhecida como granum (plural, grana). Entre estas estruturas, aparecem delicadas membranas ou lamelas que percorrem o cloroplasto de extremo à extremo. Existe, também, uma matriz (estroma) que envolve todo este sistema. A clorofila, pigmento verde das plantas, está distribuída entre as lamelas dos grana. A fotossintese (absorção e conversão da energia luminosa em energia química, daí levando a formação de carboidratos), ocorre neste sistema de membranas.

A Estrutura da Parede Celular

Quando analisada mais detalhadamente vemos que a parede celular é formada por uma trama de fibrilas de celulose. Existem algumas camadas distintas que formam a parede celular:
-camada mais interna que delimita o lúmem celular, denominada de lamela terciária.-camada intermediária formada pela parede secundária que pode ser formada por quatro lamelas.-lamela transicional.-parede primária.-lamela média, camada externa em contato com a parede primária.Cada uma das fibrilas que compõe a trama de celulose, é formada pela agregação de mais ou menos 250 microfibrilas. Cada microfibrila é formada por um pequeno número de feixes de molécula de celulose (fibrilas elementares), sendo que cada molécula de celulose é formada por mais de mil resíduos de glicose, os quais se interligam por pontes de oxigênio.
Em alguns pontos das fibrilas elememtares as moléculas de celulose estão dispostas de maneira desordenada, em outros elas se dispõe ordenadamente, formando as micelas de estrutura cristalina.
Entre as fibrilas, microfibrilas e fibrilas elementares, ocorrem outros componentes da parede celular como a hemicelulose, lignina, etc. Quando não há a presença destas outras substâncias, ocorrem microcapilares que transportam água e outros solutos, o que confere à parede celular uma grande permeabilidade à água.

Célula Animal - Visão Geral

Todos os seres vivos são formados por células. Eles podem ser unicelulares (formados por apenas uma célula) ou pluricelulares (formados por várias células).
A célula é a menor unidade do ser vivo. No corpo humano há diferentes tipos de células, e cada tipo, desempenha uma função específica visando a manutenção da vida no organismo.Quase todas as células possuem características comuns em relação a sua forma, tais como: membrana plasmática, citoplasma e núcleo. Vale lembrar que estas características estão presentes tanto na célula animal quanto na vegetal.A membrana plasmática é o envoltório da célula, é através dela que a célula ganha sua forma e seleciona as substâncias que entrarão ou sairão de seu interior (tudo que entra ou saí da célula tem que atravessar esta membrana). O citoplasma é composto por uma parte fluida onde ocorrem muitas reações químicas necessárias à vida da célula, ele engloba tudo o que há na célula desde a membrana plasmática até o núcleo, incluindo as organelas (órgãos das células).O núcleo controla as funções das células, ele possui envoltório duplo e poros nucleares que fazem o controle do que se dirige de dentro dele ao citoplasma ou vice-versa. A grande maioria das células do corpo tem apenas um núcleo; contudo, há células que não o possuem (este é caso dos glóbulos vermelhos) e há ainda aquelas que possuem vários (células musculoesqueléticas).

Curiosidade: Aproximadamente 75 trilhões de células formam um ser humano adulto.

Transporte Passivo - Difusão e Osmose

O transporte passivo é o transporte que ocorre entre duas soluções que tem por objetivo igualar as concentrações, ele ocorre sem o gasto de energia. Ele se divide em dois tipos: difusão e osmose.
A difusão é a modalidade de transporte passivo, na qual, o soluto passa da solução mais concentrada (hipertônica) para a menos concentrada (hipotônica). Isto ocorre com o objetivo delas se tornarem iguais (isotônica). Quanto maior for a diferença entre as concentrações, mais rápido será o transporte. Por exemplo, a nicotina entra mais rapidamente na corrente sanguínea do não fumante do que na do fumante, isto ocorre devido ao fato desta substância não estar presente na corrente sanguínea do indivíduo que não fuma. Outro exemplo sobre a difusão é o cloro jogado na piscina. Ele se misturará completamente a água, deslocando-se do meio de maior concentração para o menos concentrado até ficar distribuído homogeneamente por toda a piscina.A osmose é a modalidade de transporte passivo, na qual, o solvente é transportando do meio de maior concentração para o meio menos concentrado.Um exemplo bem simples para entendermos a osmose é observar a ação do açúcar sobre o morango. Quando colocado em contato com o morango, o açúcar recebe a água contida nesta fruta. Também observamos a osmose quando tomamos banho de mar, uma vez que há uma concentração de soluto (sal) bem mais elevada no mar do que aquela presente em nosso corpo.Há situações em que ambas (osmose e difusão) ocorrerão simultaneamente. Este é o caso do sal que ao ir para a corrente sanguínea, passará para o liquido intersticial (liquido de onde as células retiram seus nutrientes e depositam os seus resíduos) por difusão. E por osmose, a água contida no líquido intersticial passará para a corrente sanguínea. O resultado disso será a elevação do volume de sangue e da pressão sanguínea.

Mitose - Divisão Celular

Eventualmente as células necessitam se duplicar para dar origem a novas células. Esta divisão celular ocorre de duas formas: através da mitose e da meiose. Neste texto abordaremos a mitose.
De forma prática, podemos entender que na mitose a célula se duplica para dar origem a duas novas células. Estas são conhecidas como células filhas (formadas a partir da divisão celular) e são idênticas uma da outra, uma vez que foram formadas a partir de uma única célula.Agora que sabemos disso, veremos as cinco fases que a célula atravessa em seu ciclo de vida até completar sua divisão. São elas: prófase, metáfase, anáfase, telófase e interfase.

Prófase

Nesta fase, as células começam a se preparar para a divisão. É neste momento que ocorrerá a duplicação do DNA e centríolos. Com o DNA condensado e os centríolos em movimento, inicia-se o processo da divisão mitótica.

Metáfase

Aqui começa o alinhamento entre os pares formados na fase anterior. Nesta etapa, o DNA alinha-se no eixo central enquanto os centríolos iniciam sua conexão com ele. Dois fios do cromossomo se ligam na parte central do centrômero.

Anáfase

A divisão começa com os cromossomos migrando para lados opostos da célula, metade vai para um lado e a outra metade vai para o outro.

Telófase

Esta é a última fase da mitose. Nesta etapa a membrana celular se divide em duas partes, formando, assim, duas novas células. Cada uma delas ficará com metade do DNA original.

Interfase

Este é o estado “normal” da célula, ou seja, aqui ela não se encontra em divisão. Nesta fase, ela mantém o equilíbrio de todas as suas funções através da absorção dos nutrientes necessários à sua manutenção. Ela permanecerá neste estágio até estar preparada para uma nova divisão, que ocorrerá a partir da duplicação dos ácidos nucléicos. A partir de então, o ciclo se reinicia.

Cromossomos - DNA, RNA, Genes...

Os cromossomos são os responsáveis por carregar toda a informação que as células necessitam para seu crescimento, desenvolvimento e reprodução. Localizados no núcleo celular, eles são constituídos por DNA, que, em padrões específicos, são denominados genes.
As características próprias de cada indivíduo, como, por exemplo, a cor dos olhos, cabelos, estatura, entre tantas outras, são hereditárias, uma vez que fazem parte de seu código genético (DNA).Os cromossomos normalmente encontram-se em pares, mas nem sempre estão visíveis desta forma, especialmente quando se encontram descondensados e desprendidos da cromatina. Contudo, eles voltam a se condensar e se enrolar no momento da reprodução celular, nesta fase, eles podem ser vistos em pares.Em nosso código genético há 46 cromossomos (23 pares); contudo, é importante saber que o número de cromossomos não está relacionado ao nível de inteligência ou complexidade de cada criatura, uma vez que, o ser humano, não é o ser que possui a maior quantidade de cromossomos.Existem ainda, muitos organismos da mesma espécie com diferentes números de cromossomos, um exemplo, é a freqüência com que são encontradas plantas da mesma espécie com esta característica.Dentro do núcleo celular, encontramos também um outro ácido nucléico que contribui na formação de proteína e divisão celular. Tanto o RNA quanto o DNA, são encontrados dentro núcleo celular.A maioria das células humanas encontram-se em pares, e, por isso, são chamadas diplóides (46 cromossomos). Há também as células haplóides (23 cromossomos), estas, possuem apenas metade do número de cromossomos e normalmente são encontradas nas células germinativas masculina e feminina. É através das células haplóides que ocorrerá a meiose.

Fagocitose

Na fagocitose a célula envolve e envia partículas sólidas ao seu interior. Um exemplo bastante clássico deste processo ocorre em nosso sistema imunológico, quando os macrófagos (células de defesa) fagocitam os microorganismos patogênicos (vírus, bactérias, etc).
Uma vez que o antígeno estiver em seu interior, a célula de defesa se autodestruirá (processo conhecido como autólise). Estas células de defesa têm a importante função de eliminar agentes agressores ao nosso organismo.A fagocitose ocorre em duas fases, a primeira é o processo de ingestão, no qual a célula gastará bastante energia até carregar a partícula ao seu interior. A segunda é a digestão intracelular da partícula ingerida, aqui alguns microorganismos poderão ser destruídos. Nem sempre ocorrerá autólise.De forma simples, podemos entender que a fagocitose é um mecanismo importantíssimo de nosso organismo que o protege contra a invasão de agentes causadores de doenças.

Membrana Plasmática

De forma simples, podemos definir a membrana plasmática como envoltório celular. Este envoltório será o responsável pela forma da célula e pelas substâncias que entram e saem dela.
Sua composição química é lipoprotéica (gordura + proteína), porém, esta não se dá de forma homogênea.Há dois tipos de substância que atravessam a membrana plasmática: as hidrossolúveis e as lipossolúveis. As substâncias hidrossolúveis chegam ao interior das células somente após atravessarem os poros contidos nas proteínas transportadoras. Contudo, este transporte somente ocorrerá se estas substâncias forem menor do que o tamanho do poro desta proteína.No caso das substâncias lipossolúveis, estas atravessam a membrana plasmática bem mais facilmente, pois a maior parte da membrana plasmática é formada por lipídeo. Aqui, as substâncias não necessitam ser pequenas, necessariamente, para chegarem ao interior da célula.Este processo de entrada e saída de substâncias através da membrana plasmática são conhecidos como transporte passivo (difusão e osmose) e transporte ativo (endocitose, fagocitose, exocitose).Curiosidade: As substâncias hidrossolúveis que atravessam a membrana plasmática são: água (H2O), oxigênio (O2), gás carbônico (CO2), uréia, vitamina C, glicose, ácido salicílico, ácido láctico, proteínas pequenas (menores que o tamanho dos poros das proteínas transportadoras), aminoácidos e sais minerais.

Respiração Celular

Toda a atividade da célula requer energia, e esta, é obtida através da mitocôndria. Esta organela é a responsável pela produção de energia através de um processo conhecido como respiração celular.
Para obter energia, a célula obrigatoriamente precisa de glicose. Isto ocorre da seguinte forma: a mitocôndria quebra a molécula de glicose introduzindo oxigênio no carbono, capturando, assim, sua energia. Após este processo, sobrará apenas o gás carbônico, que sairá na expiração.No caso das plantas, a glicose é produzida através da fotossíntese. Neste processo, a planta recebe gás carbônico do ar e energia do sol para fazer esta composição química. A medida que ela produz glicose, elimina oxigênio.A mitocôndria faz exatamente o contrário do que ocorre na fotossíntese, ou seja, ela retira sua energia através da quebra da glicose e libera gás carbônico.Em química orgânica sabemos que a ligação de carbono com carbono é energética, assim, em busca deste combustível indispensável às suas atividades, a mitocôndria o retirará dos átomos de carbono. É importante sabermos que para se extrair energia das substâncias, é necessária a presença de oxigênio, e é desta forma (introduzindo oxigênio no carbono) que a mitocôndria retira a ligação energética dos átomos de carbono.

Curiosidade: Você sabia que 93 a 97% de nosso corpo é composto por oxigênio, hidrogênio, nitrogênio e carbono?

Meiose - Dupla Divisão Celular

Ao contrário do que ocorre na mitose (onde há a divisão de apenas uma célula), na meiose duas células dividem-se ao mesmo tempo.
As etapas deste processo (prófase, metáfase, anáfase, telófase, interfase) ocorrem da mesma forma que na mitose; só que, neste caso, em dobro, pois aqui teremos duas células passando pelo mesmo processo simultaneamente.

Na meiose, quatro novas células serão criadas a partir de duas células. Cada uma destas novas células carregará metade do DNA de sua célula de origem.A meiose se inicia quando o organismo está na fase de reprodução. As fases de divisão celular da meiose são de fácil compreensão para aqueles que entenderam o processo da mitose. Enquanto que na mitose apenas uma célula passa pelos estágios de divisão (prófase, metáfase, anáfase, telófase, interfase) para gerar duas células filhas, na meiose ocorrerá o mesmo, mas neste caso, duas células passarão ao mesmo tempo por este processo, para gerar quatro células filhas. Para identificar os passos de cada célula durante a meiose, existe uma definição científica conhecida como Meiose I e Meiose II. De forma mais simples podemos entender que isto nada mais é do que duas células passando simultaneamente pelas "mesmas" etapas que ocorrem na mitose.Na meiose, a fase da interfase (quando as células não se encontram em divisão) é bastante curta e nela não há duplicação do DNA.Como já foi explanado anteriormente, a meiose inicia-se quando a célula está em fase de reprodução. A partir deste momento, haverá uma mistura de genes entre as duas células. É importante sabermos que este processo é bastante comum entre os organismos vivos como plantas, animais, e, até mesmo, alguns tipos de fungos.Ao invés de criar duas novas células com números idênticos de cromossomos (como na mitose), na meiose as células fazem uma segunda divisão (meiose II) logo após a primeira (meiose I).Nesta segunda divisão o número de cromossomos é divido ao meio. Com apenas a metade do número de cromossomos, as células são chamadas de haplóides. As células diplóides são exatamente o oposto das haplóides. As células em seu estágio normal são consideradas diplóides.

Etapas da meiose

Meiose I

Basicamente as fases da meiose são parecidas com a da mitose. Em ambas, os pares de cromossomos se alinham no centro da célula e seguem para lados opostos. A meiose difere pelo “crossing-over” que ocorre com o DNA.Este “crossing over” é a troca de genes entre as células. Nesta troca, os genes são misturados e o resultado desta troca não é uma duplicação perfeita como ocorre na mitose. Aqui as células se dividem originando duas novas células com apenas um par de cromossomos cada uma. Como o período de interfase é muito curto na meiose, as células não têm tempo de duplicar seus cromossomos para realizar uma divisão mitótica, então, elas novamente partem para uma divisão meiótica, dando início a meiose II.

Meiose II

Na prófase II o DNA restante nas células se condensa formando cromossomos curtos. Cada par de cromossomos possui um centrômero. Os centríolos iniciam sua jornada para lados opostos da célula.Metáfase II : nesta etapa os cromossomos já estão alinhados no centro da célula e os centríolos estão preparados para duplicação.Anáfase II : aqui os cromossomos aparecem divididos e seguem em direção a lados opostos da célula. Eles não dividem o DNA entre as novas células, ao invés disso, eles repartem o DNA já existente. Cada célula filha pegará somente o necessário para suas funções metabólicas.Telófase II : nesta fase o DNA já foi completamente puxado para os lados. Ao final desta fase, haverá quatro células haplóides que são chamadas de gametas. O objetivo dos gametas é encontrar outros gametas para, então, fazerem sua combinação e se tornarem um novo organismo.
OBS: A meiose ocorre apenas nas células germinativas masculina e feminina.

Mitocôndria - Produção de energia e reações químicas no processo de respiração celular

Toda a atividade celular requer energia, é através da mitocôndria que esta energia necessária às atividades das células será gerada.
Para obter energia, a célula obrigatoriamente precisa de glicose. A mitocôndria tem a função de quebrar a glicose introduzindo oxigênio no carbono, o que resta é o gás carbônico, que sairá através da expiração.Este processo realizado por esta importante organela celular é conhecido como respiração celular. Para que as células possam desempenhar suas funções normalmente, elas dependem de várias reações químicas que ocorrem dentro da mitocôndria.Apesar de sua grande importância, a mitocôndria é uma organela celular bastante pequena. Existem células que possuem um grande número de mitocôndrias, contudo, a quantidade desta organela dependerá da função de cada uma. Quanto mais a célula necessitar de energia para realizar suas funções vitais, mais mitocôndrias ela produzirá. Com relação a sua estrutura, de forma simplificada podemos dizer que a mitocôndria possui duas membranas (uma externa e outra interna). Muitas das reações químicas ocorrem em sua membrana interna. A membrana externa tem a função de revestir e sustentar suas organelas.

Nucleo Celular - Funções e Caracteristicas

O núcleo é o responsável pelo controle de todas as funções celulares. A maior parte das células de nosso corpo possui um único núcleo. Contudo, há células que não possuem nenhum (glóbulos vermelhos maduros) e outras que possuem vários, como, por exemplo, às células musculares esqueléticas.
Como nem todas as células possuem um núcleo definido, a biologia as dividiu em dois grupos: as eucariontes (células com núcleo definido) e as procariontes (células sem núcleo definido).Dentro destes dois grupos, é importante sabermos que mesmo as células procariontes possuem DNA. Neste caso, ao invés de concentrar-se no núcleo, como ocorre com as células eucariontes, o DNA geralmente se encontra no nucleóide.O nucleóide não é um verdadeiro núcleo, uma vez que não se encontra separado do resto da célula por membrana própria. Este consiste em uma única grande molécula de DNA com proteínas associadas.No caso das células eucariontes, o núcleo encontra-se separado pelo envoltório nuclear, que, além de ter a função de separar o núcleo do citoplasma, comunica-se com o citoplasma através dos poros nucleares. Estes poros, são os responsáveis pelo controle da troca de substâncias entre o núcleo e o citoplasma.Dento do núcleo, encontram-se corpos em formatos esféricos denominados nucléolos, compostos protéicos, DNA e RNA e os genes nucleares, também conhecidos como código genético. Estes genes são os responsáveis não só pelas características hereditárias, como também, pelo controle da maioria das atividades realizadas pelas células.
De forma geral podemos dizer que o núcleo possui duas funções básicas: regular as reações químicas que ocorrem dentro da célula e armazenar suas informações genéticas.