Célula

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Células do gênero Allium em diferentes fases do ciclo celular

As células são as unidades estruturais e funcionais dos organismos vivos.[Nota 1] Alguns organismos, tais como as bactérias, são unicelulares (consistem em uma única célula).[1] Outros, tais como os seres humanos, são pluricelulares (várias células).[2]

O corpo humano é constituído por aproximadamente 10 trilhões (mais de 1013) de células;[1][Nota 2] A maioria das células vegetais e animais têm entre 1 e 100 µm e, portanto, são visíveis apenas sob o microscópio;[3] a massa típica da célula é um nanograma.[4]

A célula foi descoberta por Robert Hooke em 1663[5] / 1665[6][Nota 3]. Em 1837, antes de a teoria final da célula estar desenvolvida, Jan Evangelista Purkyně observou "pequenos grãos" ao olhar um tecido vegetal através de um microscópio. A teoria da célula, desenvolvida primeiramente em 1838 por Matthias Jakob Schleiden e por Theodor Schwann, indica que todos os organismos são compostos de uma ou mais células. Todas as células vêm de células preexistentes. As funções vitais de um organismo ocorrem dentro das células, e todas elas contêm informação genética necessária para funções de regulamento da célula, e para transmitir a informação para a geração seguinte de células.[7]

A palavra "célula" vem do latim: cellula (quarto pequeno). O nome descrito para a menor estrutura viva foi escolhido por Robert Hooke. Em um livro que publicou em 1665, ele comparou as células da cortiça com os pequenos quartos onde os monges viviam.[8][9]

História

Desenho da estrutura do súber, conforme visto pelo microscópio de Robert Hooke e descrito em seu livro Micrographia, a qual dá origem à palavra "célula", usada para descrever a menor unidade de um organismo vivo.

As células foram descobertas entre 1663 e 1665 pelo inglês Robert Hooke. Ao examinar em um microscópio rudimentar, uma fatia de cortiça, verificou que ela era constituída por cavidades poliédricas, às quais chamou de células (do latim "cella", pequena cavidade). Na realidade Hooke observou blocos hexagonais que eram as paredes de células vegetais mortas.[2]

Enquanto isso, Antonie van Leeuwenhoek (1632–1723), um holandês que ganhava a vida vendendo roupas e botões, estava gastando seu tempo livre moendo lentes e construindo microscópios de qualidade notável. Ele desenhou protozoários, tais como o Vorticella da água da chuva, e bactérias de sua própria boca.[10] Van Leeuwenhoek foi contemporâneo e amigo do pintor Johannes Vermeer (1632-1675) da cidade de Delft que foi pioneiro no uso da luz e da sombra na arte ao mesmo tempo em que van Leeuwenhoek estava explorando o uso da luz para descobrir o mundo microscópico.[11]

Em 1838 Matthias Schleiden e Theodor Schwann, estabeleceram o que ficou conhecido como teoria celular: "todo o ser vivo é formado por células tronco".[11]

As células são envolvidas pela membrana celular e preenchidas com uma solução aquosa concentrada de substâncias químicas e substâncias físicas, o citoplasma em que se encontram dispersos organelos (por vezes escrito organelas, organóides, orgânulos ou organitos).

As formas mais simples de vida são organismos unicelulares que se propagam por cissiparidade. As células podem também constituir arranjos ordenados, os tecidos.

Estrutura

Estrutura típica de uma célula procarionte, representada por uma bactéria (clique para ampliar): 1. Cápsula, 2. Parede celular, 3. Membrana plasmática, 4. Citoplasma, 5. Ribossomos, 6. Mesossomos, 7. DNA (nucleóide), 8. Flagelo bacteriano.

De acordo com a organização estrutural, as células são divididas em: eucarióticas e procarióticas. As células procarióticas são geralmente independentes, enquanto que as células eucarióticas são frequentemente encontradas em organismos multicelulares.

Células Procarióticas

As células procarióticas, também chamadas de protocélulas, são muito diferentes das eucariontes. Em geral, são bem menores e menos complexas estruturalmente do que as células eucarióticas..[12] A sua principal característica é a ausência da carioteca individualizando o núcleo celular ao qual chamamos de nucleoide.,[12] pela ausência de alguns organelos e pelo pequeno tamanho que se acredita que se deve ao fato de não possuírem compartimentos membranosos originados por evaginação ou invaginação. Também possuem DNA na forma de um anel associado a proteínas básicas e não a histonas (como acontece nas células eucarióticas, nas quais o DNA se dispõe em filamentos espiralados e associados a histonas).[2]

Estas células são desprovidas de mitocôndrias, plastídeos, complexo de Golgi, retículo endoplasmático e sobretudo cariomembrana o que faz com que o DNA fique disperso no citoplasma. Como organela, só possuem ribossomos. A este grupo pertencem:

Células incompletas

As bactérias dos grupos das Rickettsias e das clamídias são muito pequenas, sendo denominadas células incompletas por não apresentarem capacidade de auto-duplicação independente da colaboração de outras células, isto é, só proliferarem no interior de outras células completas, sendo, portanto, parasitas intracelulares obrigatórios.

Diversas doenças de importância médica tem sido descritas para organismos destes grupos, incluindo algumas vinculadas aos psitacídeos (papagaios e outras aves, a psitacose[13]) e carrapatos (a febre maculosa, causada pela Rickettsia rickettsii[14]).

Estas bactérias são diferente dos vírus por apresentarem:

  • conjuntamente DNA e RNA (já foram encontrados vírus com DNA, adenovirus, e RNA, retrovírus, no entanto são raros os vírus que possuem DNA e RNA simultaneamente);
  • parte incompleta da "máquina" de síntese proteica celular necessária para reproduzirem-se;
  • uma membrana celular semipermeável, através da qual realizam as trocas com o meio envolvente.

Células Eucarióticas

Biologia celular
Célula animal
Organelos da célula animal
  1. Nucléolo
  2. Núcleo celular
  3. Ribossomas
  4. Vesícula
  5. Retículo endoplasmático rugoso
  6. Complexo de Golgi
  7. Citoesqueleto
  8. Retículo endoplasmático liso
  9. Mitocôndria
  10. Vacúolo
  11. Citoplasma (composto de Citosol)
  12. Lisossomo
  13. Centrossoma
  14. Membrana plasmática
  15. Peroxissoma (ausente na imagem)
Célula vegetal
Portal Biologia celular
Portal Biologia
As células de um organismo eucariota (esquerda) e um organismo unicelular procariota (direita)

As células eucariontes ou eucarióticas, também chamadas de eucélulas, são mais complexas que as procariontes. Possuem membrana nuclear individualizada e vários tipos de organelas. Todos os animais e plantas são dotados deste tipo de células.[2]

É altamente provável que estas células tenham surgido por um processo de aperfeiçoamento contínuo das células procariontes, o que chamamos de Endossimbiose.

Não é possível avaliar com precisão quanto tempo a célula "primitiva" levou para sofrer aperfeiçoamentos na sua estrutura até originar o modelo que hoje se repete na imensa maioria das células, mas é provável que tenha demorado milhões de anos. Acredita-se que a célula "primitiva" tivesse sido bem pequena e para que sua fisiologia estivesse melhor adequada à relação tamanho × funcionamento era necessário que crescesse.

Acredita-se que a membrana da célula "primitiva" tenha emitido internamente prolongamentos ou invaginações da sua superfície, os quais se multiplicaram, adquiriram complexidade crescente, conglomeraram-se ao redor do bloco inicial até o ponto de formarem a intrincada malha do retículo endoplasmático.[1] Dali ela teria sofrido outros processos de dobramentos e originou outras estruturas intracelulares como o complexo de Golgi, vacúolos, lisossomos e outras.

Quanto aos cloroplastos (e outros plastídeos) e mitocôndrias, atualmente há uma corrente de cientistas que acreditam que a melhor teoria que explica a existência destes orgânulos é a Teoria da Endossimbiose, segundo a qual um ser com uma célula maior possuía dentro de sí uma célula menor mas com melhores características, fornecendo um refúgio à menor e esta a capacidade de fotossintetizar ou de sintetizar proteínas com interesse para a outra.[15]

Nesse grupo encontram-se:

  • Células Vegetais (com cloroplastos e com parede celular; normalmente, apenas, um grande vacúolo central)
  • Células Animais (sem cloroplastos e sem parede celular; vários pequenos vacúolos)

Componentes subcelulares

Estrutura de uma célula vegetal típica (clique para ampliar): a. Plasmodesmos, b. Membrana plasmática, c. Parede celular, 1. Cloroplasto (d. Membrana tilacóide, e. granum), 2. Vacúolo (f. Vacúolo, g. Tonoplasto), h. Mitocôndria, i. Peroxissomo, j. Citoplasma, k. Pequenas vesículas membranosas, l. Retículo endoplasmático rugoso, 3. Núcleo (m. Poro nuclear, n. Envelope nuclear, o. Nucléolo), p. Ribossomos, q. Retículo endoplasmático liso, r. Vesículas de Golgi, s. Complexo de Golgi, t. Citoesqueleto filamentoso.
Estrutura de uma célula animal típica (clique para ampliar): 1. Nucléolo, 2. Núcleo celular, 3. Ribossomos, 4. Vesículas, 5. Ergastoplasma ou Retículo endoplasmático rugoso (RER), 6. Complexo de Golgi, 7. Microtúbulos, 8. Retículo endoplasmático liso (REL), 9. Mitocôndrias, 10. Vacúolo, 11. Citoplasma, 12. Lisossomas, 13. Centríolos.

Todas as células, tanto procariontes quanto eucariontes, tem uma membrana que envolve a célula, que separa o interior de seu ambiente, regula o que se move dentro e para fora (seletivamente permeável), e mantém o potencial elétrico da célula.[1] Dentro da membrana, um citoplasma salino ocupa a maior parte do volume da célula. Todas as células possuem DNA, o material hereditário dos genes, e RNA, contendo as informações necessárias para sintetizar várias proteínas como enzimas, as máquinas primária da célula. Existem também outros tipos de biomoléculas nas células. Esta seção lista estes componentes primários da célula, e em seguida, descreve brevemente a sua função.

Membrana

Ver artigo principal: Membrana plasmática

O citoplasma de uma célula está rodeado por uma membrana celular ou membrana plasmática. A membrana plasmática em plantas e procariontes é normalmente coberta por uma parede celular. Esta membrana serve para separar e proteger uma célula do seu ambiente circundante e é feita principalmente a partir de uma camada dupla de lipídeos (hidrófoba semelhante as moléculas de gordura) e moléculas de fósforo hidrofílicas.[1] Assim, a camada é chamada uma bicamada de fosfolípido. Pode também ser chamada de uma membrana mosaico fluido. Incorporadas dentro desta membrana há uma variedade de moléculas de proteínas que actuam como canais e bombas que movem diferentes moléculas para dentro e para fora da célula. A membrana é dita ser 'semi-permeável', na medida em que pode deixar uma substância (molécula ou íon) passar livremente, passar através de uma forma limitada ou não passar de jeito nenhum. As membranas da superfície celular também contém proteínas receptoras que permitem que as células detectem moléculas externas de sinalização, tais como hormonas.

Citoesqueleto

Ver artigo principal: Citoesqueleto

O citoesqueleto atua para organizar e manter a forma da célula; âncorar organelas no lugar; ajuda durante a endocitose, a absorção de materiais externos por uma célula, e na citocinese, a separação de células filhas após a divisão celular; e move partes da célula em processos de crescimento e de mobilidade. Normalmente, 20-35% das proteínas de uma célula estão ligadas ao citoesqueleto embora esta quantidade possa variar sendo consideravelmente maior nas células musculares.[16] O citoesqueleto eucariótico é composto por microfilamentos, filamentos intermediários e microtúbulos. Existe um grande número de proteínas associadas a eles, cada uma controlando uma estrutura da célula, orientando, agrupando, e alinhando os filamentos. O citoesqueleto procariótico é bem menos estudado, mas está envolvido na manutenção da forma da célula, na polaridade e na citocinese.[17]

Material genético

Dois tipos diferentes de material genético existem: ácido desoxirribonucleico (DNA) e ácido ribonucleico (RNA). A maioria dos organismos usa o DNA para o seu armazenamento de informação de longo prazo, mas alguns vírus (por exemplo, os retrovírus) têm RNA como seu material genético.[18] A informação biológica contida num organismo é codificado em seu DNA ou em sua sequência de RNA. O RNA é também utilizado para o transporte de informação (por exemplo, RNA mensageiro) e funções enzimáticas (por exemplo, o ARN ribossomal) em organismos que utilizam DNA para o código genético em si. Moléculas de RNA de transporte (RNA) são usadas ​​para adicionar aminoácidos durante a tradução de proteínas.

O material genético procariótico é organizado em uma molécula de DNA circular simples (o cromossoma bacteriano) na região nucleoide do citoplasma. O material genético eucariótico é dividido em diferentes moléculas, lineares chamadas cromossomas dentro de um núcleo discreto, geralmente com material genético adicional, em algumas organelas como mitocôndrias e cloroplastos. (ver Teoria da endossimbiose[15]).

Organelas

Ver artigo principal: Organelo

O corpo humano contém muitos órgãos diferentes, tais como o coração, pulmão e rim, com cada órgão exercendo uma função diferente. As células também possuem um conjunto de "pequenos órgãos", chamado de organelas, que são adaptados e/ou especializados para a realização de uma ou mais funções vitais. Ambas as células eucarióticas e procarióticas têm organelas mas organelas em eucarioticas são geralmente mais complexa e pode ser envoltas em uma membrana.

Existem vários tipos de organelas em uma célula. Algumas (tais como o núcleo e o complexo de Golgi) são tipicamente solitárias, enquanto outras (tais como mitocôndrias, peroxissomas e lisossomas) podem ser numerosas (centenas a milhares). O citosol é o fluido gelatinoso que preenche a célula e rodeia os organelos.[19]

Estruturas de fora da parede celular

Cílios

Em citologia, cílios são apêndices das células eucarióticas com movimento constante numa única direção. Este nome provém do latim, com o significado de pestana, pela sua similaridade aparente.

Cápsula

Uma cápsula gelatinosa está presente em algumas bactérias fora da parede celular. A cápsula pode ser de polissacárido como no pneumococos, meningococos ou de polipéptido como Bacillus anthracis ou ácido hialurónico como em estreptococos.[20] As cápsulas não são marcadas por coloração comum e podem ser detectadas por coloração especial.

Flagelos

Flagelos são os organelos de mobilidade celular. Eles surgem a partir do citoplasma por extrusão através da parede celular. Eles são longos e grossos apêndices filamentados, proteínas em sua natureza. São mais comumente encontrados em células de bactérias, mas também são encontrados em algumas células animais. Alguns flagelos atuam como uma hélice rotativa em contraste aos cílios que agem mais como um remo.[21]

Fímbria

Ver artigo principal: Fímbria

Fímbrias são apêndices em forma de filamentos ou franjas presentes em bactérias. Este apêndices são menores, mais curtos e mais numerosos que os flagelos. Eles são filamentos curtos e finos como cabelos, formados de proteína chamada pilin (antigénico). Fímbrias são responsáveis ​​pela fixação das bactérias aos receptores específicos de células humanas (aderência).

Ver também

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Notas

  1. ↑ É a unidade fundamental dos seres vivos, capaz de realizar as reações químicas do metabolismo.Células e tecidos - acesso a 2 de Dezembro de 2009
  2. ↑ Em Portugal esta quantidade é expressa como aproximadamente 10 biliões.
  3. ↑ Há autores que referem o ano de 1663, enquanto outros referem o ano de 1665

Referências

  1. ↑ a b c d e Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter, Peter (2010). Biologia Molecular da Célula 5 ed. Porto Alegre: Artmed. p. 1-194. 1268 páginas. ISBN 978-85-363-2066-3 
  2. ↑ a b c d "Célula" no site Malha Atlântica (Portugal) acessado a 7 de junho de 2009
  3. ↑ Campbell, Neil A.; Williamson, Brad; Heyden, Robin J. (2006). Biology: Exploring Life. [S.l.]: Pearson Prentice Hall. ISBN 0-13-250882-6  Texto "localBoston, Massachusetts " ignorado (ajuda)
  4. ↑ Guyton, A. C.; Hall, J.E. (2006). Tratado de Fisiologia Médica 11 ed. Rio de Janeiro: Elsevier 
  5. ↑ Akhilesh Kumar Srivastava. Periwinkle Biology. Part-7 (em inglês). Bombaim: Jeevandeep Prakashan Pvt Ltd. p. 67. 94 páginas. ISBN 8177445626. Consultado em 15 de Maio de 2014 
  6. ↑ M.B.V. Roberts, June Mitchelmore (2000). Nelson Thornes, ed. Biology for CXC (em inglês). [S.l.: s.n.] p. 30. 407 páginas. ISBN 0175663068. Consultado em 15 de Maio de 2014 
  7. ↑ Maton, Anthea; Hopkins, Jean; Johnson, Susan; LaHart, David Quon; Warner, Maryanna; Wright, Jill D (1997). Cells Building Blocks of Life. New Jersey: Prentice Hall. ISBN 0-13-423476-6 
  8. ↑ Karp, Gerald (19 outubro 2009). Cell and Molecular Biology: Concepts and Experiments. [S.l.]: John Wiley & Sons. p. 2. ISBN 9780470483374. Hooke called the pores cells because they re- minded him of the cells inhabited by monks living in a monastery.  Verifique data em: |acessodata= (ajuda);
  9. ↑ Alan Chong Tero (1990). Achiever's Biology. [S.l.]: Allied Publishers. p. 36. ISBN 9788184243697. In 1665, an Englishman, Robert Hooke observed a thin slice of" cork under a simple microscope. (A simple microscope is a microscope with only one biconvex lens, rather like a magnifying glass). He saw many small box like structures. These reminded him of small rooms called "cells" in which Christian monks lived and meditated. 
  10. ↑ Karp, Gerald (2008). Cell and Molecular Biology. Concepts and Experiments (em inglês) 5ª ed. New Jersey: John Wiley. p. 1-30. ISBN 978-0-470-04217-5 
  11. ↑ a b Bolsover, Stephen R.; Hyams, Jeremy S.; Shephard, Elizabeth A.; White, Hugh A.; Wiedemann, Claudia G (2004). Cell Biology (em inglês). Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons. p. 1. 531 páginas. ISBN 0-471-26393-1 
  12. ↑ a b Stansfield, William D.; Colomé, Jaime S.; Cano, Raúl J. Molecular and Cell Biology (em inglês). New York: McGraw-Hill. p. 2. 122 páginas. ISBN 0-07-139881-3 
  13. ↑ "Saúde do Estado acompanha investigação sobre provável surto de psitacose no RS" postado a 19/12/2007 no site da Secretaria de Saúde do Rio Grande do Sul acessado a 9 de junho de 2009
  14. ↑ *Superintendência de Controle de Endemias - Febre maculosa acessado a 9 de junho de 2009
  15. ↑ a b Panno, Joseph (2005). The Cell. Evolution of the First Organism (em inglês). New York: Facts on File. p. 57-58. 186 páginas. ISBN 0-8160-4946-7 
  16. ↑ Sperelakis, Nicholas (editor); Forbes, Michael S. (autor do capítulo); Ferguson, Donald G. (autor do capítulo). «6:Ultrastructure of Cells». Cell Physiology Sourcebook. A Molecular Approach (em inglês) 3ª ed. San Diego, California: Academic Press. p. 107. 1235 páginas. ISBN 0-12-656977-0 
  17. ↑ Michie K, Löwe J (2006). «Dynamic filaments of the bacterial cytoskeleton». Annu Rev Biochem. 75. p. 467–92. PMID 16756499. doi:10.1146/annurev.biochem.75.103004.142452 
  18. ↑ Flint, S. J.; Enquist, L. W.; Racaniello, V. R.; Skalka, A. M. Principles of Virology. Molecular Biology, Pathogenesis, and Control of Animal Viruses (em inglês) 2ª ed. Washington, D.C.: ASM Press. p. 183. 918 páginas. ISBN 1-55581-259-7  Parâmetro desconhecido |Conca capítulo= ignorado (ajuda)
  19. ↑ Johnson, Kurt E (1991). Histology and Cell Biology (em inglês) 2ª ed. Baltimore, Maryland: Willians & Wilkins. p. 25-43. 409 páginas. ISBN 0-683-06210-7 
  20. ↑ Todar, Kenneth. «Structure and Function of Bacterial Cells». Consultado em 9 de fevereiro de 2012 
  21. ↑ Behe, Michael J (1996). Darwin´s Black Box. The Biochemical Challenge to Evolution. New York: Touchstone - Simon & Schuster. p. 70. 307 páginas. ISBN 0-684-83493-6 


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