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resumo de biologia do ensino profissional - módulo A1
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AGRUPAMENTO DE ESCOLAS
DE MONTEMOR-O-NOVO
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Curso de Tcnico de Produo Agrria Biologia Ano letivo 2014/15
1
Mdulo 1: Organizao Biolgica da Clula Biosfera
Objetivos:
Distinguir componentes biticos e abiticos num ecossistema, descrevendo exemplos que
ilustrem a sua interdependncia.
Reconhecer e valorizar a diversidade biolgica que caracteriza um ecossistema.
Identificar causas que podem contribuir para a extino de espcies, bem como possveis
implicaes desse facto para o ecossistema.
Identificar e distinguir condutas pessoais e/ou coletivas, bem como suas implicaes ao nvel
do equilbrio dos ecossistemas e da conservao das espcies.
Compreender que os sistemas vivos se encontram organizados em nveis estruturais de
complexidade crescente.
Reconhecer a clula como unidade estrutural e funcional de todos os seres vivos e que essa
unidade tambm se revela a nvel molecular.
Interpretar imagens de clulas/tecidos ao microscpio tico composto, identificando
membrana celular, citoplasma e ncleo (e eventuais rgos locomotores como clios ou
flagelos).
Montar preparaes extemporneas e observ-las ao microscpio tico (pelo menos em
duas ampliaes) em condies de segurana.
Conhecer os constituintes bsicos dos seres vivos e exemplos do papel que desempenham.
Observar, distinguir e identificar seres vivos (recolhidos, conservados ou suas imagens) com
recurso a bibliografia ou critrios simples previamente estabelecidos.
Usar fontes diversificadas para pesquisar, organizar e sintetizar informao.
Analisar e comunicar resultados de trabalhos prticos de forma organizada e diversificada
(deforma oral ou escrita; recorrendo a esquemas legendados, tabelas e mapas de conceitos
simples).
mbito dos contedos:
1. Diversidade na Biosfera
2. Organizao biolgica: Da clula Biosfera
3. A Clula: Unidade estrutural e funcional dos seres vivos
3.1. Microscopia e organizao celular
3.1.1. A clula ao microscpio tico composto - observao e estudo
comparativo da estrutura geral das clulas animais e vegetais
3.1.2. A clula ao microscpio eletrnico ultra-estrutura celular
3.2. Organitos celulares principais funes
4. Biomolculas Constituintes bsicos da matria viva.
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1. Diversidade na Biosfera
A terra um sistema constitudo por um conjunto de componentes (subsistemas) que
interagem entre si.
Um sistema corresponde a uma parte do universo constituda por massa e energia que
se considere separadamente. Num sistema, os vrios componentes (subsistemas) interagem
de modo organizado.
Atendendo s interaes, ao nvel da matria e da energia que podem existir entre um
sistema e o seu meio envolvente, podemos considerar trs tipos de sistemas: sistema isolado,
sistema fechado e sistema aberto (fig. 1).
Fig. 1 Tipos de sistemas.
A terra recebe diariamente a energia emanada pelo sol, a qual utilizada em vrios
processos biolgicos e geolgicos, e transfere energia para o espao sob a forma de radiao
trmica.
Muitos autores, consideram-na um sistema fechado uma vez que, atualmente, as
transferncias de matria so insignificantes quando comparadas com a massa do nosso
planeta (5,26 x 1021 toneladas).
Outros autores classificam-na como um sistema aberto, por considerarem que essas
transferncias existem e podem ter um papel importante no equilbrio terrestre. A tualmente
estima-se que 300 toneladas de poeiras vindas do espao atinjam a terra. (Fig.2)
Isolado Fechado Aberto
Sistema
Quando no efetua trocas
de matria nem de energia
com o exterior.
Quando efetua trocas de
energia com o exterior
(mas no de matria).
Quando efetua trocas de
matria e de energia com o
exterior.
pode ser
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Fig. 2 Sistema Terra
A terra constituda por quatro subsistemas a biosfera, a geosfera, a hidrosfera e a
atmosfera, que interagem entre si.
Fig. 3 Subsistemas terrestres.
Matria
csmica
Calor interno
da terra Energia solar
Energia trmica
i rradiada
Sistema terra
Geosfera Biosfera Hidrosfera Atmosfera
Parte slida
da terra.
Conjunto
dos
ambientes
terrestres e
dos seres
vivos que
neles
habitam.
Constituda
pelos
reservatrios
de gua que
existem na
terra.
Camada
gasosa que
envolve os
outros
subsistemas.
constitudo por
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A geosfera representada pela parte slida da terra, quer a parte superficial ( qual se
d o nome de litosfera), quer a parte mais profunda. As rochas e os solos fazem parte deste
subsistema. A geosfera serve de suporte a grande parte da vida terrestre, fornecendo muitos
dos materiais necessrios manuteno dessa vida. As plantas terrestres, por exemplo,
captam do solo grande parte dos seus nutrientes. Muitos dos produtos resultantes da
decomposio dos cadveres e restos de seres vivos ficam integrados na geosfera.
A hidrosfera constituda por toda a gua que existe na terra, esteja ela no estado
lquido ou no estado slido (criosfera). Os oceanos, os mares, os rios, os lagos, os glaciares, e
as guas subterrneas fazem parte da hidrosfera. A gua movimenta-se na natureza passando
sucessivamente de um reservatrio a outro, constituindo esse movimento o ciclo da gua ou
ciclo hidrolgico.
A atmosfera formada pela camada gasosa que envolve os outros subsistemas,
podendo tambm penetrar nesses subsistemas.
A biosfera constituda por todas as formas de vida, desde as mais simples (ex
bactria) s mais complexas (ex homem), e ambientes por elas ocupados.
Ao longo da histria da terra verificou-se uma evoluo de todos estes subsistemas
(Fig.4). Quando um destes subsistemas sofre uma perturbao, os restantes tambm so
afetados, pois so sistemas abertos, que interagem entre si. Por exemplo, uma alterao
climtica (atmosfera) que resulte em perodos de seca prolongada, ir afetar a distribuio e o
desenvolvimento dos organismos (biosfera) bem como os nveis dos reservatrios de gua
(hidrosfera) na regio afetada. Na natureza no existem sistemas fechados.
Fig. 4 Evoluo da composio atmosfrica at atualidade.
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A terra formou-se h cerca de 4600 milhes de anos, mas foram precisas cerca de seis
centenas de milhes de anos para que se criassem as condies ideais para o aparecimento
das primeiras formas de vida e posterior processo evolutivo (Fig. 5). Inicialmente seriam seres
formados s por uma clula unicelulares, estruturalmente simples, provavelmente
semelhantes s bactrias atuais. Nos milhes de anos seguintes, surgiram e desenvolveram-se
novas formas de vida, adaptadas s condies especficas dos ambientes que ocupavam.
Fig.5 Escala do tempo geolgico evidenciando a evoluo dos sistemas terrestres.
Ao longo da histria da terra apareceram muitas e diversas formas de vida, a maior
parte das quais se extinguiram. Os milhes de espcies atuais representam apenas uma
pequena frao dos seres que existiram na terra ao longo da sua histria. Esta diversidade de
formas de vida existentes, conhecidas e desconhecidas, bem como as que desapareceram ao
longo da histria de vida do planeta, constitui a biodiversidade.
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Nota:
Ecossistema (ou sistema ecolgico) =
comunidade (componente bitica) +
bitopo (componente abitica) +
interaes entre estes.
Na Terra, toda a vida est confinada a uma zona
chamada Biosfera (Fig. 6) o ecossistema global que
inclui todos os outros ecossistemas (componentes
abitica e bitica). A biosfera estende-se desde as fossas
das Marianas, no Oceano Pacfico, cujo fundo a 11.022
metros at ao cume dos Himalaias a 8.848 m, tendo em
ambos os locais sido encontrados organismos vivos.
A componente abitica dos ecossistemas, que diz respeito ao meio ambiente fsico
(disponibilidade de gua e luz, temperatura ...) est em ntima relao com a componente
bitica, representada pela comunidade de seres vivos a encontrada.
Os seres vivos que integram a comunidade bitica interagem entre si, desempenhando
papis diversos. No mbito das relaes interespecficas (Fig. 6B) que podem ser
estabelecidas, em termos alimentares, as espcies podem ser: produtores (ex: plantas e algas),
consumidores (ex: coelhos e guias) e decompositores (ex: fungos e bactrias). Outras
relaes, para alm das de predao, podem contudo ser definidas, nomeadamente as de
parasitismo, competio, comensalismo, mutualismo e simbiose.
Fig.6A - A biosfera intersecta-se com os outros sistemas terrestres.
Atmosfera
Hidrosfera
Geosfera
Biosfera
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Simbiose
Competio
Predao
Parasitismo Cooperao
Fig. 6B - Relaes inter e intraespecficas
Dentro de uma mesma espcie, os indivduos tambm estabelecem relaes entre si,
isto , relaes intraespecficas (Fig. 6B) como, por exemplo, as relaes que visam a
reproduo, as relaes de competio por alimento ou pela fmea e as relaes de
cooperao inerentes a espcies organizadas em sociedades.
Nos ecossistemas, as interaes mais significativas entre os seres vivos so as relaes
trficas. De acordo com a sua interao trfica, os organismos podem classificar-se em:
produtores, se sintetizam matria orgnica a partir da matria mineral; consumidores, se
direta ou indiretamente se alimentam dos produtores; decompositores (ou
microconsumidores), se degradam a matria orgnica.
Num Ecossistema os seres vivos esto organizados em comunidades e estas em
populaes, constituindo sistemas que se relacionam entre si trocando matria e energia. O
funcionamento e organizao de todos os sistemas permitem manter o ecossistema em
equilbrio dinmico.
A diversidade de formas de vida est diretamente relacionada com a diversidade de
ambientes ocupados pela vida, tais como florestas tropicais, desertos, montanhas, rios, lagos,
ribeiros, tufos de ervas ou mesmo um tronco de rvores apodrecido. A vida evoluiu, ento,
com os diferentes ambientes, criando novos ramos, novas espcies que constituem a grande
diversidade dos grupos atuais (Fig. 7).
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Fig. 7 rvore da vida.
Imagem extrada de http://mavit.kabunzo.com/wp-content/uploads/2009/02/arvore-da-vida2.gif
http://mavit.kabunzo.com/wp-content/uploads/2009/02/arvore-da-vida2.gif
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Ao observarmos diferentes formas de vida, ressaltam uma multiplicidade de diferenas
(tamanho, forma, comportamentos, ) mas tambm caractersticas comuns, o que lhes
confere unidade (Fig. 8).
Fig. 8 Diversidade e unidade na biosfera.
A diversidade biolgica ou biodiversidade pode ser avaliada ao nvel dos ecossistemas
diversidade ecolgica, das comunidades diversidade de espcies ou dos organismos
diversidade gentica.
Fig. 9 A biodiversidade avaliada a trs nveis de integrao distintos.
Ecolgica Especfica Gentica
Biodiversidade
relativa s associaes de
espcies (comunidades)
que podem encontrar-se
em diferentes habitats.
Refere-se ao nmero de
espcies (riqueza
especfica) e sua
abundncia relativa numa
determinada comunidade.
Refere-se variabilidade
gentica dentro e entre
populaes da mesma
espcie.
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Considera-se espcie, um conjunto de seres vivos com capacidade de se reproduzirem
entre si, produzindo descendentes frteis.
A diversidade de espcies inclui a diversidade gentica, uma vez que cada indivduo
dentro de cada espcie geneticamente diferente dos outros, ou seja, o seu material
hereditrio diferente.
Existem cerca de 1.700.000 espcies conhecidas, das quais 950.000 so de insetos
(Fig.10). Estudos recentes estimam que o nmero total de espcies do planeta possa atingir
5.500.000, embora estudos
anteriores tenham apresentado
estimativas que ultrapassavam os
30.000.000 (Fig. 11).
Fig. 10 Nmero aproximado de
espcies vivas conhecidas.
Imagem extrada de http://www.cientic.com/tema_classif_img6.html
Imagem extrada de http://www.cientic.com/tema_classif_img5.html
Fig. 11 Relao entre o nmero de espcies conhecidas e a previso do nmero de
espcies por descobrir.
http://www.cientic.com/tema_classif_img6.htmlhttp://www.cientic.com/tema_classif_img5.html
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Qual a importncia da Biodiversidade?
A existncia de biodiversidade essencial para as populaes humanas ao nvel da
agricultura e da sade mas tambm das atividades industriais e recreativas.
Ao nvel da agricultura essencial na defesa contra pestes, doenas, alteraes
climticas, na produo de novos alimentos para uma populao humana crescente e na
reproduo (muitas espcies vegetais dependem de insetos ou outros organismos para se
reproduzirem, principalmente ao nvel da polinizao).
Convm relembrar que muitos dos alimentos que consumimos tm origem em
ambientes naturais; o esforo de captura pode originar o desaparecimento da espcie em
causa e, por sua vez, comprometer outras espcies, que dela dependem.
Ao nvel da sade, os organismos podero contribuir com novos compostos com
potencial farmacolgico que podero ser utilizados no diagnstico e tratamento de doenas.
No nos podemos esquecer que muitos medicamentos so extrados ou criados a partir de
seres vivos, sendo que cerca de 40% dos medicamentos do mundo vm de plantas selvagens.
Muitos dos produtos de origem industrial que usamos no dia-a-dia tm origem em
seres vivos.
Para alm de proteger as nossas fontes de alimentos, a sade e o ambiente, a
biodiversidade providencia uma imensa quantidade de oportunidades recreativas e de valor
esttico. Os parques naturais so outra fonte de receita e de postos de trabalho. O turismo de
natureza vem assumindo uma importncia crescente em Portugal.
O que pode conduzir perda de biodiversidade ou extino de espcies?
A extino corresponde reduo gradual do nmero de indivduos de uma espcie, at ao
momento em que a mesma deixa de existir.
Segundo os especialistas acredita-se que a cada hora que passa desapaream no mundo trs
espcies, ou seja, cerca de 70 espcies por dia. O ritmo de extino atual cerca de dez mil
vezes superior aos ritmos "naturais" de extino por glaciaes ou outras catstrofes naturais
(Fig. 12). Se nos referirmos s plantas, cerca de 6% das espcies existentes esto em risco de
extino. A desflorestao o maior fator de diminuio da biodiversidade. As florestas
cobrem 28% do globo e onde vivem a maioria das espcies do planeta. A queimada de
floresta tropical para uso agrcola do solo, seguido pelo corte de madeira para mobilirio so
os maiores contribuintes para a desflorestao.
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A destruio de habitats, a poluio e a explorao de seres vivos com objetivos
comerciais pe em perigo de extino muitas espcies e a existncia de muitos habitats.
Fig. 12 Fatores de extino de espcies.
Em qualquer ecossistema os seres vivos esto ligados por um conjunto complexo de
relaes trficas, representadas sob forma de cadeias e teias alimentares ou trficas.
O desaparecimento de um elo (espcie) de uma cadeia trfica pode interferir na
dinmica do ecossistema e colocar em perigo outras espcies.
Hoje em dia h muitos seres vivos em perigo de extino, alguns dos quais em
territrio portugus (Fig. 13).
Fig. 13 - Animais em vias de extino que habitam em territrio portugus.
Nome popular: Lince-Ibrico
Nome cientf ico: Lynx pardinus
Nome popular: Lobo-Ibrico
Nome cientf ico: Canis lupus
Nome popular: Lontra
Nome cientf ico: Lutra lutra
http://3.bp.blogspot.com/_1B_1PkEAuRU/Rd6HLiE8j3I/AAAAAAAAAF4/sRiTaCSBDpM/s1600-h/Lince+Ibrico.jpg
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Muitas espcies devem a sua extino ao humana (Fig.14).
Fig.14 Animais extintos pelo homem (A: Lobo ou Tigre-da-tansmnia; B: Dd; C: Moa)
Como agir no sentido da conservao das espcies?
1 Identificar as espcies que se encontram em vias de extino - avaliao da
evoluo populacional, que reflete a variao do nmero de indivduos e a sua distribuio
espacial, analisando casos de fragmentao de habitats ou alterao de fatores externos.
2 Identificar as causas do declnio para assim conhecer quais os fatores que esto a
provocar a extino de uma espcie (ex: destruio/fragmentao do habitat, introduo de
espcies exticas, a sobre-explorao, consanguinidade).
3 Inverter a tendncia do declnio, promovendo a neutralizao e/ou remoo dos
agentes causadores de extino (ex: gesto de habitats em que se recorre a suplementos
alimentares e proteo de locais de abrigo e de reproduo; controlo de perdas
populacionais, atravs de uma correta educao ambiental e de legislao especfica; criao
de reas protegidas)
A preservao dos habitats, bem como a recuperao de reas degradadas, so
fundamentais para se poder conservar espcies ameaadas e, tambm, manter a
biodiversidade.
A criao de reas protegidas permite, em parte, preservar a riqueza dos territrios e
das espcies, desde que sejam tomadas como uma responsabilidade sria e importante para
todos.
A B
C
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2. Organizao biolgica: Da clula Biosfera
Fig. 15 Nveis de organizao biolgica.
O universo em geral, e a vida em particular, at onde se consegue saber, esto
organizados por graus de complexidade crescente. Estruturas simples interatuam para formar
unidades mais complexas, estabelecendo-se uma hierarquia.
No caso da organizao da vida, que o que nos interessa neste momento, existem
diferentes nveis de organizao biolgica (Fig. 15):
1. Qumico ou molecular - inclui tomos e molculas (ex lpidos, protenas);
2. Organelo estruturas celulares que desempenham funes especficas (ex
mitocndria, cloroplasto)
3. Celular - inclui as clulas, as unidades bsicas, estruturais e funcionais do mundo vivo
(ex clula ssea; clula muscular; ser unicelular);
4. Tecido - grupos de clulas que funcionam em conjunto desempenhando uma funo
comum (ex tecido sseo; tecido muscular da parede do estmago);
5. rgo - conjunto de vrios tecidos (ex osso; corao);
6. Sistema - conjunto de rgos com funo comum (ex esqueleto; sistema circulatrio);
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7. Organismo - conjunto de todos os sistemas do corpo que, combinados, formam um
indivduo (ex um elefante, uma girafa);
8. Populao - conjunto de indivduos da mesma espcie que habitam o mesmo local (ex
todas os elefantes de uma savana africana; todas as girafas de uma savana);
9. Comunidade - conjunto de todas as populaes (de espcies diferentes) que habitam
um determinado local (ex todos os seres vivos de uma savana);
10. Ecossistema - comunidade ou todas as comunidades encontradas numa rea maior,
juntamente com o seu ambiente fsico e qumico e interaes entre si (ex savana
africana).
11. Biosfera - Parte da Terra habitada pelos seres vivos, ou seja, todos os ecossistemas da
Terra (savana + tundra + taiga + floresta tropical + deserto + ).
Tal como a matria inerte, os seres vivos tambm so constitudos por protes,
eletres e neutres. Essas partculas subatmicas combinam-se e formam diferentes tipos de
tomos que se organizam em unidades mais complexas, as molculas.
Nos organismos vivos as molculas combinam-se e constituem componentes
subcelulares que cooperam na formao de uma clula.
Em grande parte dos seres multicelulares as clulas esto organizadas em conjuntos
igualmente diferenciados e especializados em determinadas funes, designados por tecidos.
Diferentes tecidos podem associar-se formando diferentes rgos. Estes associam-se e
formam os sistemas que constituem os organismos vivos.
Um grupo de organismos da mesma espcie forma uma populao. Diferentes
populaes que se interrelacionam numa determinada rea constituem uma comunidade
bitica (ou biocenose).
Numa comunidade, os organismos tambm interagem entre si e com o meio abitico.
A comunidade e o meio abitico onde atua formam o ecossistema. Os ecossistemas da terra
reunidos formam a biosfera.
Concluindo, desde as partculas subatmicas biosfera surgem novas propriedades
resultantes do arranjo especfico e da interao dos diferentes componentes.
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3. A Clula: Unidade estrutural e funcional dos seres vivos
A maior parte dos organismos comea a sua existncia sob a forma de uma clula e
alguns passam mesmo toda a sua vida dentro desses limites aparentemente pequenos.
A clula , pois, a unidade estrutural e funcional dos seres vivos. Alguns seres vivos so
constitudos por uma s clula - unicelulares (Fig. 16 A) e outros por vrias pluricelulares
(ou multicelulares).
Um organismo, constitudo por vrias clulas como ns, pode ter 200 tipos diferentes
de clulas, nomeadamente clulas sexuais, epiteliais, sseas, nervosas e muitas outras.
Fig. 16 Diversidade celular (A amiba; B clulas sexuais; C clulas nervosas; D clulas da
eldea; E clulas do epitlio bucal)
3.1. Microscopia e organizao celular
Em termos de organizao (Fig. 17), algumas clulas so to simples que nem sequer
apresentam um ncleo individualizado e perfeitamente organizado. So designadas por clulas
procariticas (pro = antes + karyon = ncleo). Outras clulas apresentam uma organizao
estrutural mais complexa, nomeadamente no que se refere ao ncleo, que aparece
completamente organizado e delimitado por um invlucro. So as clulas eucariticas (eu =
verdadeiro + karyon = ncleo).
A
B
C
D
E
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Fig. 17 Organizao celular
podem ser
Procariticas Eucariticas
Clulas
No tm ncleo individualizado, logo
no tm um verdadeiro ncleo, uma
vez que o DNA est disperso pelo
citoplasma.
Possuem ncleo individualizado, delimitado
por um invlucro a membrana nuclear e
vrios organelos membranares.
O DNA situa-se no ncleo.
bactrias e cianobactrias (seres
unicelulares). Possuem dimenses
entre 0,5 a 10 m (1 m = 1 x 10-6 m).
representadas por
seres unicelulares e pluricelulares
(protistas, fungos, algas, plantas e animais).
Possuem dimenses entre 10 a 100 m.
podem ser encontradas em
DNA
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pude perceber claramente
que toda a cortia era
perfurada e porosa,
assemelhando-se a um favo de
mel esses poros ou clulas no
eram muito profundos e eram
semelhantes a um grande
nmero de pequenas caixas
Encontram-se decorridos quase 350 anos desde a
data em que Robert Hooke observou pela primeira vez, em
cortes de cortia, pequenas cavidades semelhantes a favos de
mel, a que deu o nome de celulae (Fig. 18). Para realizar esta
observao recorreu a um microscpio (Fig.18 A). Os primeiros
microscpios s possuam uma lente e foram inventados em
1560 pelos holandeses Hans e Zacharias. Os microscpios
permitem ampliar objetos, auxiliando na identificao de novas
formas de vida e no estudo da estrutura de animais e plantas
conhecidas, tendo contribudo para o avano signif icativo da
Biologia a partir do sc. XVII.
Tal como sabemos hoje, Hooke
observou apenas as paredes
esquelticas das clulas mas os seus
trabalhos encorajaram outros
investigadores a utilizarem o
microscpio na observao de
material biolgico.
Antoni Van Leeuwenhoek (1632 1723), um arteso holands, foi sem dvida o
microscopista mais brilhante da sua poca. Construiu o seu prprio microscpio (Fig. 19 B), na
poca uma pequena lente fina feita a partir de um vidro. Com o decorrer das suas observaes
foi adaptando os seus procedimentos e melhorando o microscpio. Leeuwenhoek viu
microrganismos que se moviam em gotas de chuva, infuses ptridas, saliva e vinagre. E narra,
numa carta, o horror estampado na cara de pessoas que o visitaram para testemunhar as
suas descobertas:
Vieram vrias damas a minha casa ansiosas para ver as pequenas enguias no vinagre, mas algumas
ficavam to enojadas com o espetculo que juravam nunca mais usar vinagre. E se algum contasse a
essas pessoas, no futuro, que h mais dessas criaturas nos resduos dos dentes da boca de um homem
do que o total de homens de todo um reino? Especialmente naqueles que nunca limpam os dentes.
Este cientista deixou inmeros registos de observaes incluindo: bactrias que se alojam na
cavidade oral, organismos aquticos e espermatozoides, tendo-os designado por
animculos. Considerou que estes estariam na origem de todos os seres vivos. Este conceito
contrariava o que era aceite pela maioria dos cientistas, que achavam que os espermatozoides
observados no smen resultariam da sua putrefao e estariam associados a doenas. Aps a
aceitao da existncia de animculos, alguns cientistas chegaram a desenhar os
espermatozoides com o aspeto de uma cabea humana, com barba e bigode pretendendo
identificar nos espermatozoides todos os constituintes do corpo humano (Fig. 19 C).
Fig. 18
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Fig.19
O estudo da clula foi retomado mais tarde, no sc. XIX, sendo definida como uma
parede rodeada por um espao vazio. Em 1830 apareceram os corantes permitindo visualizar
estruturas transparentes. O material fresco foi substitudo pelo fixado e o endure cimento dos
tecidos facilitou a sua observao. Trs aspetos marcaram os estudos nesta rea: a descoberta
do ncleo em todas as clulas observadas; a descoberta de clulas nos tecidos animais e o
reconhecimento da presena de citoplasma.
Com base nos estudos sistemticos dos
diferentes tecidos animais e vegetais, Schleiden e
Schwann demonstraram que aqueles organismos so
constitudos por clulas. Proclamaram a unidade de
princpios morfolgicos e fisiolgicos nas plantas e nos
animais, lanando a teoria celular.
A afirmao que a clula unidade
fundamental dos animais e plantas teve implicaes profundas no conhecimento da poca.
Diversos cientistas estudaram outras formas de vida e identificaram a clula na base da
constituio de todos os seres vivos. Em 1855, Rudolf Virchov, complementou a Teoria Celular,
afirmando que todas as clulas se formavam a partir de clulas pr-existentes. A descoberta,
no final do sc. XIX, de que o ncleo continha a informao gentica e de que esta era
transmitida descendncia, permitiu ampliar a Teoria Celular, sendo a clula referida como a
unidade da reproduo, do desenvolvimento e da hereditariedade dos seres vivos.
Na atualidade, a teoria celular assenta nas seguintes generalizaes:
A clula a unidade bsica de estrutura e funo de todos os seres vivos, isto , todos os seres vivos so constitudos por clulas, onde se desenvolvem os processos vitais.
Todas as clulas provm de clulas pr-existentes.
A clula a unidade de reproduo, de desenvolvimento e de hereditariedade dos
seres vivos.
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Com a inveno do microscpio eletrnico, em 1930, o conhecimento da clula teve
novos progressos. Este microscpio, permitindo obter imagens muito mais ampliadas, revelou
detalhes inesperados na ultra-estrutura celular.
Pode concluir-se que a descoberta da clula resultou da interao do trabalho de
muitos cientistas que, a pouco e pouco, foram desvendando a sua complexa organizao.
3.1.1. A clula ao microscpio tico composto - observao e estudo comparativo da
estrutura geral das clulas animais e vegetais
Microscopia alguns aspetos:
O Microscpio tico composto (MOC) constitudo por duas partes, uma parte
mecnica e uma parte tica. A parte mecnica do MOC corresponde ao conjunto de peas que
tm somente funes de natureza mecnica, no intervindo diretamente na obteno da
imagem do objeto. A parte tica do MOC corresponde ao conjunto das peas com funes
ticas, isto , que contribuem para a obteno da imagem ampliada do objeto em estudo.
Constituintes mecnicos Constituintes ticos
P ou base suporta o microscpio;
Brao ou coluna pea que permite o
transporte do microscpio. Pode ser reclinvel ou
fixa;
Platina placa onde se deslocam as preparaes
a observar; tem no centro um orifcio por onde
passam os raios luminosos que vo depois iluminar
a preparao;
Revlver dispositivo adaptado parte inferior
do tubo que suporta as objetivas de diferentes
ampliaes e que por rotao nos permite trocar
as objetivas;
Tubo ou canho cilindro que suporta as lentes
oculares;
Parafuso macromtrico dispositivo que
permite a deslocao na vertical da platina.
necessrio para fazer a focagem;
Parafuso micromtrico dispositivo que produz
na platina movimentos verticais de amplitude
reduzida; completa a focagem.
Condensador constitudo por um
conjunto de lentes que concentram os
raios luminosos, fazendo-os incidir na
preparao. Assim, a luz distribuda
regularmente no campo visual do
microscpio;
Espelho duplo reflete a luz que
recebe da fonte luminosa; a face plana
usada para a luz natural e a face cncava
para a luz artificial (este constituinte
poder ser substitudo por uma lmpada
incorporada);
Diafragma encontra-se associado ao
condensador e permite regular a
intensidade luminosa no campo visual do
microscpio;
Objetivas sistema de lentes que
ampliam a imagem do objeto em estudo;
Oculares lentes que ampliam a
imagem fornecida pela objetiva.
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Fig. 20 Constituintes do MOC
Ampliao e poder de resoluo do microscpio tico
O microscpio tem como principal funo o fornecimento de uma imagem ampliada
do objeto em estudo, permitindo a visualizao de pormenores que no eram passveis de
observao a olho nu. Em microscopia tica o valor total da ampliao de uma imagem dado
pela frmula seguinte:
Ampliao total = Ampliao ocular x Ampliao objetiva
Exemplificando, se estivermos a observar utilizando uma ocular com um poder ampliador de
10x e uma objetiva com um poder ampliador de 4x, a ampliao total de 10x4, ou seja, 40x.
Fig. 21 A: ocular (ampliao de 10x); B: objetivas (ampliaes de 4, 10 e 40x)
1- Ocular
2- Revlver
3- Platina
4- Charriot
5- Parafuso macromtrico
6- Parafuso micromtrico
7- Diafragma
8- Condensador
9- Boto do condensador
10- Parafusos centralizadores do condensador
11- Fonte de luz
12- Controlo de iluminao
13- Objetiva
14- P ou base
A B
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No entanto, preciso ter em conta que o poder ampliador de um microscpio no deve ser
considerado como a melhor qualidade de um sistema tico. Este deve apresentar, para alm
de tudo, algumas caractersticas como:
poder de definio, isto permitir a formao de imagens com contornos bem
definidos;
poder de resoluo, que traduzido pela capacidade de se distinguir dois pontos que
se encontrem muito prximos. O limite mnimo de distncia a que devem estar esses
dois pontos, para que sejam observados separadamente, designa-se por limite de
resoluo do microscpio.
A razo para esta dicotomia entre ampliao e resoluo relaciona-se com o limite de
resoluo do olho humano, que aproximadamente de 0,1 mm. Ou seja, para que dois objetos
sejam visualizados separadamente tm que se encontrar separados por uma distncia de
0,1 mm (100 m). Se a distncia que os separa for menor, ns vamos observ-los como se
fossem um nico objeto. Por exemplo, se olharmos para duas linhas que esto separadas por
menos de 0,1 mm, v-las-emos como uma s linha mais espessa. Como a maioria das clulas
apresenta um dimetro inferior a 0,1 mm surge a necessidade de recorrer ao microscpio para
as observar. O limite de resoluo do microscpio tico composto de 0,2 m. (Fig. 22)
Fig. 22 Limites de resoluo
do olho humano,
microscpios tico e
eletrnico e
dimenses de diferentes
estruturas.
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Fig. 23
Caractersticas da imagem em microscopia tica
Como j foi referido, o microscpio tico composto
fornece imagens ampliadas dos objetos. Esta ampliao
obtida atravs da conjugao do poder ampliador do sistema
objetivo e do sistema ocular.
sistema objetivo - a objetiva fornece uma imagem
real, ampliada (o n. de vezes indicado), simtrica e
invertida.
Sistema ocular - a ocular fornece uma imagem
ampliada (o nmero de vezes indicado)
relativamente imagem fornecida pela objetiva,
direita e virtual (porque se forma atrs da lente
ocular).
Pode-se concluir que a imagem que o observador
recebe, relativamente ao objeto, (Fig. 23):
uma imagem ampliada (primeiro pela objetiva e depois pela ocular);
simtrica e invertida;
virtual.
Dado que a imagem invertida, deve-se movimentar sempre a preparao microscpica
no sentido contrrio quele em que desejamos movimentar a imagem.
A objetiva a lente mais importante do microscpio, uma vez que a ocular apenas
aumenta a imagem fornecida por aquela. Se a objetiva fornecer uma imagem defeituosa, a
ocular vai ampliar as imperfeies dessa imagem.
No microscpio tico, o objeto tem de ser atravessado pela luz, que pode ser natural ou
artificial. Daqui decorre que o material dever ser fino e ter de ser montado em material
transparente, utilizando-se, normalmente, lminas de vidro. Geralmente, quando se trata de
objetos muito transparentes e com pequenas ampliaes, deve fechar-se o diafragma, para
evitar a incidncia de um excesso de luz, o que dificulta a observao.
Dimetro de campo do microscpio tico
Na utilizao do microscpio tico fundamental relacionar o dimetro da superfcie
observada com a ampliao utilizada. Pode-se relacionar essas duas variveis atravs da
frmula seguinte:
a1 poder ampliador da objetiva de menor aumento;
a2 poder ampliador da objetiva de mdio aumento;
d1 dimetro do crculo observado com menor ampliao;
d2 dimetro do crculo observado com ampliao mdia;
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Fig. 25 -
Verifica-se assim que a rea da superfcie
observada varia na razo inversa da ampliao utilizada
(Fig. 24). A determinao do dimetro de campo do
microscpio tico permite concluir que se deve:
1. Iniciar a observao microscpica utilizando a
objetiva de menor ampliao, que permite captar
uma ideia de conjunto e selecionar a zona que
interessa observar;
2. Passar depois s objetivas de maior poder
ampliador que apesar de reduzirem a rea
observada, revelam pormenores que no so
visveis em ampliaes menores.
Profundidade de campo do microscpio tico
A profundidade de campo do microscpio tico muito reduzida, pelo que ao
observar um objeto necessrio ter em conta que s se consegue observar nitidamente um
plano de cada vez. Assim, os planos que se encontram acima e abaixo desse ficam desfocados.
Quanto menor for o poder de ampliao da objetiva, maior a profundidade de campo. A
figura 25 representa esquematicamente a forma tridimensional de uma c lula. Quando se
focam com grande ampliao os planos 1, 2 ou 3, o ncleo da clula parece apresentar
tamanho diferente. Pode-se at observar a clula sem
ncleo quando, por exemplo, se foca o plano 6.
Devido a este facto importante que durante a observao
microscpica se proceda a uma manobra constante do
parafuso micromtrico, de modo a poderem visualizar-se
nitidamente pormenores nos diferentes planos.
Fig. 24 -
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O microscpio electrnico
A partir de 1940 assiste-se a uma nova fase do conhecimento da estrutura e do
funcionamento dos componentes celulares devido inveno do microscpio eletrnico (M.E.)
Com este aparelho foi possvel ultrapassar algumas das limitaes decorrentes do uso da
microscopia de luz, nomeadamente no que se refere melhoria do poder de resoluo.
Olhando ao longe uma floresta, ela surge como uma mancha verde; mas ao perto constatamos
ser constituda por rvores e arbustos de espcies e tamanhos diferentes. Do mesmo modo,
tambm s depois do aperfeioamento das tcnicas microscpicas e do aparecimento do
microscpio eletrnico a clula pde ser olhada de perto e observadas, detalhadamente, as
suas ultra-estruturas, at a escondidas na massa semifluida do citoplasma.
Fig. 26 A: Microscpio eletrnico; B: Percurso do feixe de eletres no M.E.
Existem vrios tipos de microscpios eletrnicos. De um modo geral, a sua estrutura
possui, fundamentalmente, um sistema emissor de um feixe de eletres e um conjunto de
lentes eletromagnticas que constituem, respetivamente, o sistema condensador, o sistema
da objetiva e o sistema projetor (equivalente ocular).
importante no esquecer as condies fundamentais que o uso de eletres impe. O
interior da coluna do microscpio tem de ser mantido numa presso de vcuo muito baixa (10- 4
a 10-6 mm Hg), caso contrrio os eletres iriam colidir com as partculas do ar na coluna do
microscpio e isso iria fazer com que os eletres se deslocassem, somente, escassos milmetros,
quando, na realidade, tm de percorrer cerca de 2 metros. Por este motivo, no pode ser
observado material vivo com este microscpio (o feixe de eletres destri o material vivo) e o
Fonte de
eletres
A
B
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objeto necessita de ser muito delgado, de maneira a permitir que um nmero suficiente de
eletres passe atravs dele e forme uma imagem.
A imagem final, a preto e branco, observada diretamente ou com o auxlio de uma lupa
binocular, sobre um ecr fluorescente (pois os nossos olhos no so capazes de observar,
diretamente, imagens produzidas por eletres). Para uma fixao permanente da imagem do
objeto, o ecr removido e os eletres vo incidir sobre uma placa fotogrfica ou um filme.
A focagem efetuada pela variao da corrente eltrica que passa atravs das lentes
eletromagnticas.
A tabela I sintetiza, comparativamente, os aspetos mais importantes relativos ao
microscpio eletrnico de transmisso e ao microscpio de luz.
Tabela I
CARACTERSTICAS Microscpio eletrnico Microscpio tico composto
Tipo de radiao Feixe de eletres Luz (fotes)
Lentes Eletromagnticas e
eletrostticas Vidro ou cristal
Comprimento de onda 0,005 nm (varivel) 400 700 nm Ampliao 500 000 x 2000 x
Poder de resoluo mximo 0,5 0,1 nm 150 - 200 nm
Focagem
Variao da corrente eltrica que passa atravs das lentes
eletromagnticas.
As lentes tm um foco fixo e a focagem efetua-se fazendo variar a distncia em relao
ao objeto
Local de formao da imagem
A imagem projetada num ecr ou registada em pelcula
fotogrfica.
Retina do observador
Imagem Preto e branco Geralmente colorida
Material a observar
No vivo, desidratado, muito fino.
colocado numa grelha de cobre no vcuo.
Vivo e no vivo, sendo normalmente colocado numa
lmina de vidro.
Tcnicas citolgicas
Compreendido o funcionamento do microscpio tico, pode agora aplicar esse
conhecimento ao estudo da organizao da clula. Para isso ter de usar algumas tcnicas de
preparao do material.
Uma preparao microscpica pode ser feita para uma observao de momento,
preparao temporria ou extempornea, ou de forma duradoura, podendo ser utilizada
sempre que se deseja preparao definitiva.
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Nas atividades de laboratrio vai efetuar a montagem de preparaes do primeiro
tipo, podendo, no entanto, recorrer a preparaes definitivas que existem no laboratrio da
escola para complementar as suas observaes.
Fig. 27 A: preparao extempornea clulas da epiderme da cebola;
B: preparao definitiva clulas da raiz.
As preparaes temporrias permitem fazer a observao de clulas no seu meio
normal de vida: gua salgada, gua doce ou plasma sanguneo. Este meio ou qualquer outra
substncia transparente adequada que se utilize para mergulhar o objeto colocado na lmina
designa-se de meio de montagem.
O meio de montagem poder ser a gua ou um corante de atuao rpida. Para
observaes mais prolongadas utilizam-se lquidos quimicamente mais complexos como o soro
fisiolgico, o soluto de Ringer, de Knopp ou Locke lquidos conservadores.
O soluto de Ringer um lquido fisiolgico que permite manter as clulas vivas.
A preparao temporria tem uma durao curta, isto porque pode ocorrer
evaporao de meio aquoso, acompanhada de um processo de degradao da clula
decomposio e autodestruio autlise.
Para a elaborao de preparaes definitivas (durao longa) recorre-se ao uso de
fixadores. Estes so agentes qumicos (ex. lcool) ou fsicos (ex. congelao) que matam
rapidamente o material celular preservando o mais possvel a estrutura original da clula.
A B
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Tcnicas para realizar preparaes temporrias
Tcnica de montagem (Fig. 28)
O material a observar colocado entre a lmina
e a lamela: segurando a lamela, com a ajuda de uma
agulha de disseco, de modo a que ela faa um
ngulo de 45o com a lmina, deixa-se cair
lentamente. Esta tcnica pode ser considerada
como um complemento de outras.
Tcnica do esfregao (Fig. 29)
uma tcnica que permite a separao de clulas
em meio lquido.
Consiste em espalhar um fragmento de tecido ou
de uma colnia sobre uma lmina de vidro, o que
provoca a dissociao de alguns elementos celulares e
a sua aderncia ao vidro. Forma-se assim uma fina
camada de clulas, facilitando a observao.
Este mtodo usado na observao de sangue e
outros lquidos orgnicos, em que se coloca uma gota
do lquido sobre uma lmina, e com a ajuda de uma
outra lmina ou lamela se espalha bem.
Depois de seco o material pode ser corado e fixado.
Tcnica do esmagamento (Fig. 30)
Este mtodo usado nos casos em que existe uma aderncia fraca entre as clulas do
tecido a observar. Para visualizar as clulas, basta colocar um pequeno fragmento do tecido
entre a lmina e a lamela e fazer uma pequena presso com o polegar. Provoca-se assim um
esmagamento do tecido, o que faz com que as clulas se espalhem, formando uma fina
camada, que facilmente atravessada pela luz. (Ex.: polpa de tomate, raiz de cebola)
Fig. 28
Fig. 29
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Por vezes, no estudo de microrganismos e de tecidos animais ou vegetais, temos
necessidade de observar o material in vivo (ao vivo), no seu estado natural, sem uso de
fixadores ou corantes que de algum modo sempre criam algo de artificial no material da
observao.
No obstante, quando se observam ao microscpio tico, preparaes de material
biolgico fresco, pouco se distingue da estrutura interna das clulas, ao contrrio do que
acontece no microscpio eletrnico.
As diferentes estruturas celulares apresentam pouco contraste tico, isto , tm um
determinado grau de transparncia luz, de modo que, aparentemente, o contedo celular
homogneo, por isso temos de recorrer a estratgias que permitam melhor visualizao do
contedo celular.
Para superar este problema os citologistas (cientistas que estudam a clula)
desenvolveram tcnicas de colorao que consistem em mergulhar a clula numa substncia
denominada corante, capaz de tingir diferencialmente uma ou mais partes celulares.
Para realizar preparaes temporrias utilizam-se corantes vitais porque podem ser
usados em clulas vivas sem as matarem. Esto em concentraes muito baixas (0,01%), a fim
de diminuir a toxicidade nas clulas. Os corantes podem ser vitais ou no vitais, conforme
permitam colorar clulas vivas e mant-las assim ou no. O mesmo corante pode ser vital ou
no, dependendo da concentrao em que se encontra.
Ex.: Azul-de-metileno pode ser um corante vital se estiver em baixa concentrao.
O soluto-de-lugol um corante no vital pois mata rapidamente o material biolgico.
No existe uma tcnica de colorao que ponha em evidncia (em simultneo) todas
as estruturas celulares.
A colorao das clulas deve-se sobretudo combinao dos corantes com as
protenas, dependendo portanto da sua carga eltrica e pH. Por esta razo, o facto de os
Fig. 30
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30
corantes poderem corar especificamente um organelo e no outro (corantes seletivos) est
relacionado com a diferena de cargas eltricas existente entre as protenas dos diferentes
organelos celulares, tendo os corantes uma especificidade para determinada carga eltrica ou
pH, que permita atrao pelo seu prprio e que ocorram ligaes qumicas.
Assim, quando colocamos corante azul numa preparao podemos verificar de incio
que toda a preparao fica azul, mas se lavarmos a preparao fazendo correr gua pelo
esguicho, o corante que no se encontra ligado a nenhuma estrutura sai.
Corantes seletivos:
Tcnicas de colorao
Imerso (Fig. 31)
Na tcnica de colorao por imerso o material
biolgico fica imerso, na prpria lmina ou num vidro
de relgio, durante alguns minutos no corante
selecionado.
Irrigao (Fig. 32)
Na tcnica de colorao por irrigao substitui-se o meio
de montagem de uma preparao j efetuado por outro,
que neste caso o corante. No ex. da figura 32, aplicou-
se de uma gota de corante num dos bordos da lamela, e
no lado oposto da lamela, colocou-se uma tira de papel
de filtro, cujo efeito de suco permitiu que o material
biolgico entrasse em contacto com o corante.
Tipo de corantes Corante Estruturas evidenciadas
Corantes bsicos ou nucleares
Azul-de-metileno Cora o ncleo de azul
Vermelho-neutro Acumula-se em vacolos
gua iodada Cora o ncleo e amiloplastos
Corantes cidos ou citoplasmticos
Eosina Citoplasma
Fucsina cida Citoplasma
Corantes neutros Violeta de genciana Cromossomas de clulas vivas em diviso
Soluto de lugol Gros de amido, paredes celulsicas
Corantes naturais
Carmim Ovrios de um inseto - Cochonilha
Hematoxilina Leguminosa Anil Anileira papilioncea
Orcena Lquen
Aafro Estames de Crocus sativus
Fig. 31
Fig. 32
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Clula eucaritica ao microscpio tico
Como j referimos anteriormente, as clulas que apresentam uma organizao
estrutural mais complexa, com ncleo perfeitamente individualizado do citoplasma e
delimitado por um invlucro nuclear, designam-se de eucariticas. Estas podem ainda
distinguir-se em clulas animais e clulas vegetais, as quais apresentam algumas diferenas a
nvel estrutural.
Uma clula animal tpica apresenta um dimetro compreendido entre 10 e 20 m, o
qual corresponde a cerca de 1/5 do tamanho da partcula mais pequena visvel ao olho
humano. O facto de estas clulas (animais) se apresentarem transparentes, sem colorao
natural, dificulta ainda mais a sua observao. As clulas vegetais podem apresentar
pigmentos naturais que, de algum modo, facilitam a visualizao.
Deste modo, foi necessrio um aperfeioamento tcnico dos microscpios ticos e das
tcnicas de preparao (ver pgs. 27 a 29) disponveis para a observao de material biolgico,
para que se conseguisse visualizar estas clulas e algumas, no todas, das suas estruturas.
Existem algumas diferenas estruturais entre a clula animal e a vegetal, que lhe
conferem caractersticas especficas. Contudo, em todas as clulas existem trs constituintes
fundamentais: membrana celular, citoplasma e ncleo (Fig. 34 a 37).
Membrana celular
Responsvel pela manuteno da integridade celular, separa o meio intracelular do
meio extracelular e responsvel pelo controlo das trocas entre a clula e meio extracelular.
Esta membrana, tambm designada de plasmtica ou citoplasmtica, invisvel ao
microscpio tico, mas a sua existncia pode pr-se em evidncia pela resistncia que a
superfcie da clula oferece ao ser atravessada por uma microagulha e ainda pelo facto de a
sua rutura provocar a sada do citoplasma para o exterior.
Citoplasma
O citoplasma constitudo por uma massa semifluida, aparentemente homognea,
designada de hialoplasma, e por um conjunto de organelos muito diversos. Ao microscpio
tico estes organelos so percecionados como grnulos ou bastonetes, embora no seja
possvel identificar muitos deles.
Alguns destes grnulos ou bastonetes podem corresponder a mitocndrias, as quais
podem mudar de posio devido aos movimentos de ciclose 1.
Muitas granulaes podem corresponder ainda a incluses lipdicas, abundantes nas
sementes e frutos de plantas oleaginosas e nas clulas adiposas dos animais
Ncleo O ncleo um corpsculo rodeado por citoplasma e delimitado pelo invlucro
nuclear. Nem sempre se consegue observar o ncleo, pois, sendo a clula uma unidade
tridimensional, pode estar a observar-se um plano que no o interseta, o que no significa que
o ncleo no seja observvel noutro plano.
1 Ciclose corrente (circulao) citoplasmtica orientada num certo sentido.
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No ncleo existe um lquido o nucleoplasma, e finos filamentos de cromatina. Cada
um desses filamentos constitui um cromossoma, apenas bem visvel durante a diviso celular.
Em muitos casos, so ainda visveis um ou mais corpsculos brilhantes os nuclolos.
Outras estruturas podem ser observadas nas clulas, como por ex os plastos, o
complexo de golgi, o centrossoma, os vacolos, a parede celular e os clios e flagelos.
Plastos
Plastos so organelos citoplasmticos encontrados nas clulas de plantas e de algas. A
sua forma e tamanho variam conforme o tipo de organismo. Em algumas algas, cada clula
possui um ou poucos plastos, de grande tamanho e formas caractersticas. J em outras algas e
nas plantas em geral, os plastos so menores e esto presentes em grande nmero por clula.
A classificao dos plastos tem em conta o tipo de material encontrado no seu interior.
Podem ser divididos em dois tipos:
cromoplastos (do grego chromos, cor), que apresentam pigmentos no seu interior. O
cromoplasto mais frequente nas plantas o cloroplasto, cujo principal componente a
clorofila, de cor verde. H tambm plastos vermelhos, os eritroplastos (do grego eritros,
vermelho), que se desenvolvem, por exemplo, no tomate. Outros cromoplastos encerram
pigmentos amarelos, cor de laranja ou de outras cores.
leucoplastos (do grego leukos, branco), que no contm pigmentos. So exemplo
destes plastos os amiloplastos (contm amido), os oleoplastos (contm lpidos) e os
proteoplastos (contm protenas).
Complexo de golgi
Geralmente, este organelo no visvel na clula viva, pois para ele no existe
nenhuma colorao vital. Descoberto em 1898 por Camilo Golgi (Prmio Nobel da medicina,
1906) em clulas nervosas de coruja, apresenta-se ao microscpio tico sob a forma de
corpsculos isolados ou sob a forma de uma rede contnua.
Centrossoma
Observa-se em todas as clulas animais e em algumas clulas de plantas, no tendo
nunca sido observado nas clulas das plantas superiores (angiosprmicas). Ao microscpio
tico, apresenta-se como uma pequenssima esfrula brilhante cujo centro ocupado por um
ou dois grnulos centrolos.
Vacolos
So cavidades delimitadas por uma membrana, que contm gua com substncias
dissolvidas absorvidas pela clula ou elaboradas por ela. O vermelho-neutro cora-os na clula
viva.
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Os vacolos so pequenos e
numerosos nas clulas animais e nas clulas
jovens das plantas. Nas plantas, com a idade,
pode verificar-se a fuso dos vrios vacolos
num nico vacolo central. Por vezes o
citoplasma e o ncleo ocupam apenas uma
pequena rea perifrica. (Fig. 33)
Fig. 33 Evoluo dos
vacolos em clulas
vegetais2
Clios e flagelos
frequente, principalmente em organismos unicelulares, a clula possuir organelos
locomotores. Em algumas so finos e numerosos clios , enquanto que noutras so longos e
geralmente em pequeno nmero flagelos. (Fig. 38)
Parede celular
Nas clulas das plantas existe exteriormente membrana plasmtica uma parede
celular ou parede esqueltica, de natureza geralmente celulsica.
Ficamos agora com algumas imagens obtidas por microscopia tica.
2 Imagem extrada de: http://www.supletivo.com.br/materias/biologia/material_excluido/aula_032/index_arquivos/sonia_lopes_vol1_pag133.gif
Membrana nuclear
Nuclolo
Parede esqueltica
Cloroplastos
Citoplasma
A complementar com as aulas
prticas de microscopia.
Fig. 34 Clulas da folha de eldea
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Fig. 35 Clulas da epiderme da tnica da cebola, coradas com azul-de-metileno.
Fig. 36 Clula do epitlio bucal
Parede esqueltica
Citoplasma
Nuclolo
Membrana nuclear
Ncleo
Organelos citoplasmticos
Membrana plasmtica
Nuclolo
Ncleo
Membrana nuclear Citoplasma
Estomas (com cloroplastos bem visveis).
Fig. 37 Clulas da epiderme de ptala de gerbera,
evidenciando a presena de estomas (clulas especializadas no
mecanismo de trocas gasosas nas plantas).
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A B C
D
E
F
Fig. 38 Seres vivos de uma infuso. A: Diatomcea; B: Branquipode; C: Rotfero;
D: Paramcia; E: Vorticella; F: Euglena.
3.1.2. A clula ao microscpio eletrnico ultra-estrutura celular
Graas ao microscpio eletrnico, cujo poder de resoluo superior ao do microscpio tico,
foi possvel observar a ultra-estrutura da clula.
3.2. Organitos celulares principais funes
Clula eucaritica
Nas figuras seguintes ilustramos, em representao esquemtica e em microfotografia,
os constituintes quer da clula eucaritica animal quer da clula eucaritica vegetal. Note -se
que a distribuio dos organelos na clula no esttica mas sim difere de clula para clula e
mesmo na prpria clula, em diferentes momentos.
No quadro, mais adiante, faz-se referncia, de forma muito sumria, s caratersticas de alguns
dos constituintes celulares considerados.
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Fig. 39 Representao esquemtica de dois tipos de clulas: A eucaritica animal;
B eucaritica vegetal. Note-se que a clula vegetal possui parede celular, cloroplastos e
vacolos de grandes dimenses, o que a distingue da clula animal.
A
B
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Fig. 40 Microfotografia eletrnica de clulas eucariticas.
A clula eucaritica animal (1 ncleo, 2 nuclolo, 3 cromatina, 4 invlucro nuclear, 5 retculo endoplasmtico, 6 mitocndrias); B - clula eucaritica vegetal; C pormenor de uma mitocndria; D Retculo endoplasmtico rugoso (nota: grnulos correspondem a ribossomas); E pormenor do complexo de golgi (7); F pormenor da parede celular (8); G lisossomas (9); H pormenor do invlucro nuclear (nota: setas apontam para
poros nucleares).
Vacolo
Cloroplasto
Granun
Parede celular
B
A
2 3
6
5
1 -
4
6
C
D
E
7 -
F G
H
8 9
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Componente celular | Estrutura | Funo
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Componente celular | Estrutura | Funo
Clula procaritica e eucaritica
As clulas procariticas apresentam, como j referimos, uma estrutura muito mais simples do
que as eucariticas.
Estas clulas entram na constituio de seres ditos procariontes, representados pelas
bactrias e cianobactrias (Figs. 41 e 42).
Fig. 41 Seres procariontes (formados por clulas procariticas).
A Coccus; B Bacillus; C Cianobactrias
As bactrias podem apresentar formas esfricas cocos ou formas alongadas bacilos.
As cianobactrias so seres fotossintticos e possuem pigmentos localizados em sistemas de
lamelas.
A
B
C
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Fig. 42 Representaes esquemticas: A Bactria (1 cpsula; 2 parede celular; 3 membrana plasmtica; 4 citoplasma; 5 ribossomas; 6 nucleoide; 7 flagelo). B Cianobactria.
Os procariontes possuem parede celular. Alguns apresentam exteriormente uma
cpsula, podendo apresentar ainda, nessa regio exterior, prolongamentos como os pili e os
flagelos.
O material gentico no se encontra individualizado do citoplasma e designa-se por
nucleoide. O citoplasma, extremamente rico em ribossomas, desprovido de todos os
organelos membranares, como mitocndrias retculo endoplasmtico, complexo de golgi e
ribossomas.
Nas cianobactrias existem membranas internas (lamelas fotossintticas) que contm
pigmentos fotossintticos, como a ficocianina e a ficoeritrina, que no esto presentes nas
plantas superiores.
As clulas eucariticas tm vantagens sobre as clulas procariticas, sendo uma das
principais, o facto das primeiras permitem uma maior diversidade de seres devido aos
fenmenos mitose e meiose (que ocorrem, o que no acontece nos seres procariontes, uma
vez que nestes ocorre apenas bipartio.
Os seres eucariontes (formados por clulas eucariticas) so geralmente
multicelulares, ao contrrio das procariontes que so unicelulares. Procariontes e eucariontes
unicelulares podem por vezes associar-se em colnias.
A multicelularidade caracterizada por uma associao de clulas em que existe
interdependncia ao nvel das estruturas e funes entre as clulas associadas. Com o evoluir
da multicelularidade foram surgindo os vrios organelos o que permitiu os organismos
realizarem atividades muito complexas que os seus ancestrais unicelulares no conseguiam
realizar.
A B
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A multicelularidade apresenta vantagens relativamente unicelularidade:
permite a existncia de seres vivos de maiores dimenses;
permite uma maior diversidade de seres vivos o que facilita adaptao a diferentes ambientes;
a especializao celular reduz a taxa metablica e permite assim um gasto de energia mais eficaz;
existe mais independncia em relao ao meio externo uma vez que tm uma maior capacidade para manter um equilbrio dinmico no meio interno.
No quadro seguinte sistematizam-se algumas caractersticas dos dois grandes grupos
de clulas considerados, que permitem fazer um estudo comparativo.
CARACTERSTICAS CLULA PROCARTICA CLULA EUCARITICA
Tamanho da clula Dimetro mdio
0,5 a 10 m.
Cerca de 40 m de dimetro e em mdia 1000 a 10000 vezes o volume
da clula procaritica.
Parede celular Rgida, constituda por
polissacardeos com aminocidos
Apenas nas plantas e fungos, constituda por celulose e quitina
respetivamente. Rgida.
Material gentico Constitui o nucleoide. Em contacto com o citoplasma e sem qualquer
invlucro nuclear.
Possui ncleo e um ou mais nuclolos.
Organelos
Sem organelos membranares. Com muitos ribossomas (menores
do que os das clulas eucariticas).
Vrios tipos de organelos membranares (ex. mitocndrias,
retculo endoplasmtico, complexo de golgi).
Estruturas respiratrias
Hialoplasma e membrana plasmtica
Hialoplasma e mitocndrias
Fotossntese Sem cloroplastos mas ocorre por
vezes em lamelas fotossintticas. D-se nos cloroplastos (apenas nas
clulas vegetais).
Flagelos Organelos locomotores simples apenas ligados superfcie da
clula.
Organelos locomotores complexos, envoltos na membrana plasmtica
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4. Biomolculas: Constituintes bsicos da matria viva
4.1. Compostos inorgnicos
4.1.1. gua
A gua o composto mais importante nas clulas, podendo atingir entre 75% a 90% do
total da sua massa.
Constitui o meio onde ocorrem todas as reaes celulares, intervindo em numerosas
reaes qumicas vitais.
As propriedades da gua residem no fato desta molcula, apesar de eletronicamente
neutra, apresentar polaridade. Esta polaridade permite a ligao entre as molculas de gua, e
tambm entre estas molculas e outras substncias polares, atravs de pontes de hidrognio.
Figura 43 Molcula da gua
A polaridade contribui para o grande poder solvente da gua, cujas molculas so capazes de
estabelecer ligaes com diversos ies, formando compostos mais estveis.
4.1.2. Sais minerais
Da constituio das clulas tambm fazem parte vrios sais
minerais, como os sais de sdio, potssio, clcio, magnsio, ferro, cloro,
enxofre ou fsforo, entre outros.
Embora presentes em menores quantidades, os sais minerais so
igualmente importantes para as diferentes funes vitais. Podem ter
uma funo reguladora ou estrutural.
Figura 44 Cloreto de sdio
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4.2. Compostos Orgnicos
Todos os seres vivos, logo, as suas clulas, so constitudos por molculas orgnicas de
grandes dimenses macromolculas.
Estas so formadas por um nmero relativamente reduzido de elementos qumicos,
principalmente carbono, oxignio, hidrognio e azoto.
As biomolculas desempenham diferentes
funes: estruturais, energticas, enzimticas,
armazenamento e transferncia de informao.
Existem quatro grandes tipos de
macromolculas nas clulas: os prtidos, os glcidos,
os lpidos e os cidos nucleicos.
Todas elas so formadas por conjuntos
(polmeros) de unidades estruturais, respetivamente,
aminocidos, monossacardeos, cidos gordos e
glicerol e nucletidos.
Figura 45 Unidades bsicas das molculas orgnicas.
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4.2.1 Glcidos
Os glcidos ou hidratos de carbono so compostos orgnicos ternrios (constitudos
por C, O e H).
De acordo com a sua complexidade, podem-se considerar trs grandes grupos de
glcidos: monossacardeos, oligossacardeos e polissacardeos.
Os monossacardeos, ou oses, so os glcidos mais simples e so classificados de
acordo com o nmero de tomos de carbono que os compem (entre 3 e 9).
Assim, existem as trioses (3C), as tetroses (4C), as pentoses (5C), as hexoses (6C), as
heptoses (7C), etc. As pentoses e as hexoses so as mais frequentes.
Figura 46 Monossacardeos (hexoses e pentoses)
A ligao que une os dois monossacardeos denomina-se ligao glicosdica.
Dois monossacardeos ligados formam um dissacardeo. Se mais um monossacardeo
se ligar, forma um trissacardeo e assim sucessivamente.
So oligossacardeos as molculas constitudas por 2 a 10 monossacardeos unidos
entre si. Se este nmero for superior, as molculas denominam-se polissacardeos.
Grande parte dos polissacardeos, como a celulose e a amilose, formada por
molculas lineares; nalguns polissacardeos, como o glicognio e a amilopectina, as molculas
so ramificadas.
Os glcidos so compostos orgnicos com uma importante variedade de funes:
Funo energtica;
Funo estrutural (parede celular em plantas, algas, fungos e bactrias; revestimento
de crustceos e insetos).
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4.2.2. Lpidos
Grupo de molculas muito heterogneo, do qual fazem parte as gorduras (animais e
vegetais), ceras, esteroides, etc.
Geralmente so compostos por O, H e C, mas tambm podem conter outros
elementos, como S, N ou P.
A insolubilidade na gua e a solubilidade em solventes orgnicos, como o benzeno, o
ter e o clorofrmio, so caractersticas comuns.
Apresentam estrutura e propriedades qumicas diversas.
Classificam-se em dois grandes grupos: lpidos de reserva e lpidos estruturais.
Lpidos de Reserva
Alguns lpidos de reserva possuem dois componentes fundamentais: cidos gordos e glicerol.
Figura 47 cidos gordos e gicerol (unidade base)
Os cidos gordos so formados por uma cadeia linear de tomos de carbono, com um
grupo terminal carboxilo (COOH).
Os cidos gordos que possuem tomos de carbono ligados entre si por ligaes duplas
ou triplas, dizem-se insaturados. Nos cidos gordos saturados, todos os tomos de carbono
esto ligados entre si por ligaes simples.
O glicerol, ou glicerina, um lcool que contm trs grupos hidroxilo (OH), capazes de
estabelecer ligaes covalentes com os tomos de carbono dos grupos carboxilo dos cidos
gordos.
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Esta ligao denomina-se ligao ster e, conforme se estabelece entre o glicerol e um, dois
ou trs cidos gordos, assim se forma um monoglicerdeo, um diglicerdeo ou um
triglicerdeo.
Figura 48 Monoglicrido
Figura 49 Triglicrido
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Lpidos estruturais
Destacam-se, pela sua importncia, os fosfolpidos, lpidos contendo um grupo fosfato.
Os fosfolpidos so os constituintes mais abundantes das membranas celulares. A sua
estrutura resulta da ligao de uma molcula de glicerol com dois cidos gordos e com uma
molcula de cido fosfrico.
Os fosfolpidos so molculas anfipticas, isto , possuem uma parte polar (hidroflica) e
uma parte apolar (hidrofbica).
Figura 50 Fosfolpido
Figura 51 - Estrutura da membrana
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Os lpidos constituem um dos grupos de compostos orgnicos vitais para os organismos.
Desempenham vrias funes:
Funo energtica
Funo estrutural (membranas celulares, com fosfolpidos e colesterol)
Funo protetora (ceras de revestimento de plantas e animais)
Funo vitamnica (constituio das vitaminas E e K)
Funo hormonal (hormonas sexuais)
4.2.3. Prtidos
Os prtidos so compostos quaternrios, constitudos por C, H, O e N, podendo
tambm conter outros elementos como S, P, Mg, Fe, Cu, etc.
De acordo com a sua complexidade, os prtidos podem-se classificar em aminocidos,
pptidos e protenas.
Os aminocidos so prtidos mais simples, constituindo as unidades estruturais dos
pptidos e das protenas, j que podem ligar-se entre si, formando cadeias de tamanho
varivel.
Existem cerca de 20 aminocidos que entram na constituio dos prtidos de todas as
espcies de seres vivos.
Todos eles possuem um grupo amina (NH2), um grupo carboxilo (COOH) e um tomo
de hidrognio ligados ao mesmo tomo de carbono. Existe ainda uma poro da molcula (R),
que varia de aminocido para aminocido.
Figura 52 exemplos de aminocidos
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Os pptidos so o resultado da unio entre dois ou mais aminocidos, que se efe tua
atravs de uma ligao qumica covalente, denominada ligao peptdica. A ligao peptdica
estabelece-se entre o grupo carboxilo de um aminocido e o grupo amina de outro.
Os pptidos formados por dois aminocidos denominam-se dipptidos, os que so
formados por trs, tripptidos, e assim sucessivamente.
As cadeias peptdicas podem conter mais de cem aminocidos.
As que contm entre dois e vinte aminocidos designam-se oligopptidos, e as que
ultrapassam esse nmero chamam-se polipptidos.
As protenas so macromolculas constitudas por uma ou mais cadeias polipeptdicas
e apresentam uma estrutura tridimensional definida. So molculas com vrios nveis de
organizao.
Figura 53 Estrutura das Protenas
A importncia biolgica das protenas enorme dada a interveno crucial em todos os
processos biolgicos.
Funo estrutural
Funo enzimtica
Funo de transporte
Funo hormonal
Funo imunolgica
Funo motora
Funo reserva
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4.2.4. cidos Nucleicos - DNA e RNA
Existem cinco tipos de bases azotadas:
- Adenina (A) e Guanina (G) (bases pricas possuem dois anis); - Citosina (C) e Timina (T) e Uracilo (U) (bases pirimdicas possuem um anel).
A timina s existe no DNA e o uracilo s existe no RNA. As restantes so comuns aos dois
compostos.
No DNA, as bases ligam-se entre si por complementariedade: citosina de um nucletido
de uma cadeia, liga-se uma guanina do nucletido de outra cadeia; adenina liga-se a timina.
Relativamente s pentoses, o DNA contm desoxirribose e o RNA contm ribose.
Figura 54 Constituio do DNA e do RNA
Quer nos procariontes quer nos eucariontes o DNA o suporte universal da informao
gentica, controlando a atividade celular.
Cada organismo nico porque portador de um DNA nico, do ponto de vista informativo.
O DNA e o RNA intervm na sntese de protenas.