Citologia: o estudo das células
Todos os seres vivos são formados por células, e todas as células provêm de outra célula preexistente. A célula é a unidade morfofisiológica (que da forma e função) dos seres vivos.
O corpo humano é constituído por trilhões de células onde já foram identificados trezentos tipos de células diferentes. Todas elas contêm informações genéticas necessária para funções de regulamento das células. Já as bactérias são constituídas por uma única célula.
Todas as células são constituídas pela membrana plasmática, citoplasma, material genético (DNA) e por uma série de organelas onde cada uma exerce uma função.
Componentes químicos da célula
A célula resulta de moléculas organizadas em uma ordem muito precisa. Os componentes químicos da célula são classificados em inorgânicas e orgânicas.
- inorgânicas: água e sais minerais.
- orgânicas: os glicídios, lipídios, proteínas, enzimas, vitaminas e ácidos nucléicos.
Tempo de vida das células
O tempo de vida das células varia conforme a espécie.
De acordo com o tempo de vida das células elas estão classificadas como: lábeis, estáveis e permanentes.
- células lábeis: são de curta duração, não se agrupam de forma fixa, não se reproduz. Duram de dois a três dias.
- células estáveis: são células que se diferencial durante o desenvolvimento embrionário e depois mantém um ritmo constante de multiplicação, quando algumas morrem surgem outras, (podem durar meses ou anos).
- células permanentes: essas células se multiplicam apenas na faze embrionária, depois ela acompanha o crescimento do individuo alongando-se exageradamente, (durante toda a vida).
Seres Procariontes e Eucariontes
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- eucariontes: são seres pluricelulares, ou seja, são seres vivos constituídos por muitas células que se agrupam e formam tecidos, órgãos, sistemas, organismos; suas células são mais complexas e bem maiores que as procarióticas. A célula apresenta núcleo, ou seja, o material genético (DNA) está separado do citoplasma por um envoltório nuclear (carioteca), apresenta citoesqueleto, e uma série de organelas dependendo do tipo de cada célula.
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Obs. Os vírus são acelulares, por que não apresentam membrana plasmática envolvendo sua estrutura, eles possuem material genético que pode ser DNA ou RNA, porém o que envolve sua estrutura é uma cápsula, denominada capsídeo. ______________________________________________________________________
Obs. Os vírus são acelulares, por que não apresentam membrana plasmática envolvendo sua estrutura, eles possuem material genético que pode ser DNA ou RNA, porém o que envolve sua estrutura é uma cápsula, denominada capsídeo. ______________________________________________________________________
Estrutura das células (componentes celulares)
- membrana plasmática: é uma película muito fina e elástica que envolve externamente todas as células, ela tem a função de isolar o conteúdo celular do ambiente externo e também controlar a entrada e a saída de substâncias nas células.
- parede celular: é um reforço externo que fica por fora da membrana plasmática, ela é exclusiva de células vegetais e bactérias, nos vegetais essa parede celular é formada por uma substância chamada de celulose.
- citoplasma: é o espaço entre a membrana plasmática e a membrana nuclear em seres eucariontes, nos seres procariotos corresponde a toda a parte de dentro da célula. O citoplasma é preenchido por uma massa gelatinosa e homogênea chamada de hialoplasma ou citosol, onde irá fixar as organelas.
- núcleo: está presente apenas nas células eucariontes, destaca-se por duas funções, abriga as informações genéticas (DNA) e controla a produção de proteínas.
- carioteca ou envoltório nuclear: membrana que envolve o núcleo.
- citoesqueleto: é uma complexa estrutura intracelular que se estende por todo o citoplasma, constituída de filamento e tubos de proteínas, ou seja, é uma espécie de esqueleto celular. O citoesqueleto define a forma e organiza a estrutura interna da célula, permite a adesão das células vizinhas e a superfície extracelular, possibilita o deslocamento de materiais no interior da célula e também participa de diversos movimentos celulares. São exclusivos das células eucarióticas.
- cílios e flagelos: são estruturas filamentosas móveis que se projetam da superfície celular como se fossem pelos microscópicos, são formados por nove pares de microtúbulos periféricos e um par central. Suas funções são de locomoção e facilitar a captura de alimento.
Organelas Citoplasmáticas
- ribossomos: são grãos formados por ácidos ribonucléicos (RNA) e proteínas. Neles ocorre a síntese de proteínas por meio da união de aminoácidos. Esta organela esta presente tanto em células procarióticas como nas eucarióticas.
- reticulo endoplasmático: trata-se de um conjunto de membranas que envolvem cavidades de varias formas. Nessas cavidades ocorre a síntese e o transporte de várias substâncias. Há dois tipos de reticulo endoplasmático, o granuloso ou rugoso (RER) e o não granuloso ou liso (REL).
- Reticulo endoplasmático granuloso ou rugoso: são formadas por cavidades achatadas com vários ribossomos aderidos as membranas na parte externa, são responsáveis por produzirem algumas proteínas celulares, principalmente àquelas que atuam fora da célula. Depois de produzidas as proteínas serão empacotadas e pelas cavidades iram para o complexo de golgi, onde podem ser secretadas.
- Reticulo endoplasmático não granuloso ou liso: é formado por cavidades em forma de tubo e não apresentam ribossomos, porém em suas cavidades há enzimas que sintetizam diversos tipos de lipídeos. Nos músculos o reticulo endoplasmático liso serve de reservatório de íons de cálcio, que ao serem liberados no citosol promovem a contração muscular.
- complexo de Golgi: esta organela é formada por 6 a 20 bolsas membranosas achatadas, denominadas de cisternas, empilhadas uma sobre a outra e por pequenas vesículas esféricas. O complexo golgiense é responsável pela secreção celular, onde ele irá receber proteínas e lipídeos do reticulo endoplasmático que serão quimicamente modificadas com a adição de glicídios e serão concentradas em pequenas vesículas (processo de empacotamento) que podem ser levadas para outra organela, para a membrana plasmática ou para fora da célula, conforme o tipo de proteína ou lipídeo. O complexo golgiense também é responsável pela formação dos espermatozóides dos animais, originando o acrossomo.
- lisossomos: são bolsas membranosas que se originam das vesículas do complexo de golgi, elas possuem dezenas de tipos de enzimas digestivas capazes de digerir grande variedade de substâncias orgânicas, por tanto ela é responsável pela digestão intracelular. Nos fungos e nos vegetais não há lisossomos, a digestão celular é feita por enzimas digestivas do vacúolo de suco celular.
- vacúolo: são cavidades do citoplasma; nos protozoários eles são responsáveis por eliminar o excesso de água das células; nas células vegetais os vacúolos armazenam substâncias úteis a célula; nas células animais o vacúolo é responsável pela digestão celular.
- peroxissomas: são pequenas vesículas que contém enzimas que promovem a reação do oxigênio com algumas moléculas orgânicas, ou seja, essas vesículas armazenam enzimas oxidativas que irá degradar os ácidos graxos, preparando-o para ser utilizados como matéria prima na respiração celular.
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- centríolos: são pequenos cilindros ocos, cada centríolo é constituído por nove conjuntos de três microtúbulos formando a parede do cilindro. Os centríolos são responsáveis pela divisão celular e pela formação dos cílios e flagelos. Estão presentes na maioria das células eucarióticas.
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- plastos: essas organelas estão presentes apenas em células de plantas e algas, sua forma e tamanho variam conforme o tipo de organismo. Há quatro tipos principais de plastos: cloroplastos, cromoplastos, leucoplasto e óleoplastos. Cada um exerce uma função diferente.
- Cloroplastos: são organelas que apresentam cor verde devido à presença do pigmento clorofila, um cloroplasto tem forma de lentilha alongada. Os cloroplastos são responsáveis pelo processo de fotossíntese, ou seja, processo onde os vegetais produzem seu próprio alimento, onde capturam CO2 e H2O que reagem formando glicose e O2, através da energia solar. As moléculas do pigmento de clorofila têm a capacidade de captar a luz solar com máxima eficiência.
- Cromoplastos: essas organelas não possuem clorofila, e sim pigmentos vermelhos ou amarelos, são responsáveis pelas cores de certos frutos e flores, de algumas raízes, como a cenoura, e de folhas que se tornam amareladas ou avermelhadas no outono.
- Leucoplastos: essas organelas não possuem pigmento, estão presentes em certas raízes e caules tuberosos e sua função é o armazenamento de amido.
- Oleplastos: essas organelas são responsáveis por armazenar óleo.
Núcleo Celular
O núcleo celular é uma estrutura geralmente esférica ou ovóide, presentes em todas as células eucarióticas; em seu interior esta o material genético, chamado de cromatina (cromossomos), que contêm os genes. O núcleo celular apresenta quatro componentes fundamentais: carioteca ou envoltório nuclear, cromatina, nucléolo, nucleoplasma ou cariolinfa.
- Carioteca ou envoltório nuclear: é uma estrutura formada por duas membranas lipoproteicas justapostas e forrada por uma lâmina de filamentos protéicos que delimita o núcleo. Em determinados pontos da carioteca as duas membranas formam poros, que através deles que ocorre a troca de substâncias entre o núcleo e o citoplasma.
- Cromatina: são moléculas de DNA enrolados em proteínas, chamadas de histonas, esses são chamados de filamentos de cromatina; esses filamentos ficam descondensados no núcleo, porém quando a célula entra em processo de divisão celular esses filamentos iram se enrolar entre si mesmos, assumindo um aspecto de um bastão curto e relativamente grosso, chamados de cromossomos.
- Nucléolo: são massas densas, em geral são uma ou duas presentes no núcleo celular. Eles são constituídos por um tipo especial de RNA que compõe os ribossomos, portanto os nucléolos são um aglomerado de partículas ribossômicas em formação.
- Nucleoplasma ou cariolinfa: é a solução aquosa que envolve a cromatina e os nucléolos, semelhantes ao citosol do citoplasma.
Ácidos Nucléicos
Os ácidos nucléicos são constituídos por três tipos de componentes: glicídios do grupo das pentoses, ou seja, um açúcar (no DNA é a Desoxirribose e no RNA é a Ribose), ácido fosfórico (grupo fosfato) e bases nitrogenadas. Esses três componentes dos organizam-se em um trio formando um nucleotídeo, portanto os ácidos nucléicos são formados por uma sequência de nucleotídeos. Nos ácidos nucléicos constituem os genes responsáveis pela herança biológica, eles também são responsáveis por todas as atividades celulares e pela manutenção da estrutura das células. Há dois tipos de ácidos nucléicos o DNA e o RNA.
DNA: ácido desoxirribonucléico é uma molécula formada por duas cadeias de nucleotídeos na forma de uma dupla hélice, essas cadeias são constituídas por um glicídio (açúcar desoxirribose), um ácido fosfórico (grupo fosfato) e uma base nitrogenada, podendo ser (T = timina, A = adenina, C = citosina ou G = guanina). O DNA será responsável por qualquer que seja a atividade exercida pelas células.
RNA: ácido ribonucléico é uma molécula formada por uma cadeia única de nucleotídeos, essa cadeia será constituída por um glicídio (açúcar ribose), um ácido fosfórico (grupo fosfato) e uma base nitrogenada, podendo ser (U = uracila, A = adenina, C = citosina ou G = guanina). A função do RNA é de sintetizar proteínas.
Nucleotídeos: são constituídos por glicídios do grupo das pentoses, ou seja, um açúcar (no DNA é a Desoxirribose e no RNA é a Ribose), ácido fosfórico (grupo fosfato) e bases nitrogenadas.
Grupo fosfato: o grupo fosfato se origina do ácido fosfórico (H3PO4), cada pentose será ligada a um grupo, ou seja, o grupo fosfato é responsável pela ligação entre os nucleotídeos do DNA e RNA.
Pentose: são monossacarídeos de cinco carbonos, ou seja, é um tipo de açúcar. As pentoses dos ácidos nucléicos são: desoxirribose no DNA e ribose no RNA.
Bases nitrogenadas: são moléculas que possuem estruturas em forma de anel, o qual possui átomos de carbono e nitrogênio. Classificam-se em dois grupos.
- Purinas: sua estrutura é em forma de dois anéis, um ao lado do outro, sendo elas A = adenina e G = guanina.
- Pirimídicas: sua estrutura é em forma de apenas um anel, sendo elas C = citosina, T = timina e U = uracila.
Cromossomos
Dentro do núcleo das células quando as moléculas de DNA se ligam as proteínas, chamadas de histonas, o DNA ao redor de oito moléculas de histonas compõe uma unidade chamada de nucleossoma, elas formam filamentos de cromatina. Quando a célula entra em processo de divisão celular esses filamentos de cromatina se enrolam entre si mesmos assumindo um aspecto de um bastão curto e relativamente grosso, chamados de cromossomos. Durante a interfase (período que a célula não esta se dividindo) ocorre a duplicação dos cromossomos, onde cada cromossomo produz outro idêntico a ele, porém ficam unidos entre si por meio de proteínas, chamadas de coesinas. Essas cópias são denominadas cromátides-irmãs e elas permanecem unidas até a fase da divisão celular (anáfase). No período da anáfase cada cromátide se condensa até assumir o aspecto de bastões duplos.
Depois dos cromossomos já estarem condensados eles iram apresentar uma região que irá unir as duas cromátides-irmãs, região chamada de centrômero, ele é responsável por fixar os microtúbulos do fuso acromático, para separar as cromátides-irmãs no momento da divisão celular.
As pontas dos cromossomos são denominadas telômeros, a cada divisão celular o telômero perde um pequeno pedaço. Quando eles chegam a um tamanho mínimo, a célula começa a morrer. Assim, a duração dos telômeros estaria relacionada com o número de divisões que uma célula pode sofrer e com o envelhecimento do corpo.
Cada cromossomo possui um conjunto de genes, esses genes são uma sequência de ácido nucléico (DNA) e cada gene expressa uma característica de um individuo. Cada cromossomo pode ter vários genes, ou seja, expressa várias características.
A espécie humana possui 23 pares de cromossomos, ou seja, 46 cromossomos, com exceção dos gametas (espermatozóides e óvulos). Portanto os homens e as mulheres possuem o mesmo número de cromossomos, sendo que 22 pares são as características hereditárias e o par restante compreende os cromossomos sexuais.
Os homens possuem 22 pares de cromossomos idênticos aos da mulher, porém os cromossomos sexuais terão um cromossomo X e um cromossomo Y.
As mulheres possuem 22 pares de cromossomos idênticos aos homens, porém os cromossomos sexuais terão dois cromossomos X.
Quaisquer alterações nos cromossomos causam grandes transtornos ao funcionamento celular, levando a doenças graves ou mesmo a morte. As doenças mais freqüentes por alterações cromossômicas são:
Síndrome de Down ou mongolismo: ocorre a trissomia do cromossomo 21, assim chamada porque a pessoa afetada tem três exemplares do cromossomo designado pelo número 21, em vez de possuírem apenas um par deles, como seria normal. Pessoas com essas alterações podem apresentar uma série de características típicas, como: atraso no desenvolvimento mental, hipotonia (fraqueza) muscular, baixa estatura, anomalia cardíaca, olhos com fendas palpebrais obliquas, prega única nas palmas das mãos, etc.
Síndrome de Turner: a pessoa afetada tem apenas um cromossomo sexual (monossomia), o cromossomo X, e é do feminino. As principais características dessa síndrome são baixa estatura, problemas no desenvolvimento dos órgãos genitais, infertilidade e, em alguns casos atraso mental leve e desenvolvimento de pregas no pescoço.
Síndrome de Klinefelter: a pessoa afetada possui três cromossomos sexuais, sendo dois X e um Y, e é do sexo masculino. As principais características dessa síndrome são problemas no desenvolvimento dos órgãos genitais, geralmente acompanhados de infertilidade e retardo mental.
Células Diplóides e Células haplóides
Célula diplóide: essas células apresentam pares de cromossomos, nos seres humanos estão por todo o corpo e apresentam 23 pares de cromossomos, ou seja, 46 cromossomos, elas são representada pela sigla (2n).
Células haplóides: essas células apresentam a metade do número de cromossomos, as células haplóides dos seres humanos possuem 23 cromossomos, não se apresentam em pares, essas células são representadas pela sigla (n), as únicas células haplóides são os gametas (espermatozóides e óvulos).
Divisão celular
Divisão celular é o processo pelo qual uma célula irá se duplicar e originar células-filhas, essa duplicação ocorre para manutenção dos seres vivos, enquanto muitas células morrem as outras nascem. Por exemplo, as células da epiderme multiplicam-se para repor continuamente as que morrem; unhas e cabelos crescem graças à incessante formação de novas células em suas bases; na medula óssea as células se multiplicam para formar as células sanguíneas. Há dois tipos de divisão celular, mitose e meiose.
A divisão da célula faz parte do ciclo celular, ou seja, a vida de uma célula, quando ocorre uma divisão celular e surgem novas células, essas iniciam seu ciclo celular; a célula cresce e realiza suas atividades celulares no organismo, e este ciclo só acaba quando a célula completa sua divisão gerando novas células. Portanto o ciclo inclui um período em que a célula não está se dividindo, chamada de interfase, e mais quatro outros que a célula esta se dividindo, chamadas de prófase, metáfase, anáfase e telófase.
Interfase: a interfase pode ser dividida em três períodos:
G1 => compreende a fase anterior da duplicação do DNA, a célula cresce e realiza suas funções celulares.
S => ocorre à duplicação do DNA, a síntese de histonas (proteínas) e a duplicação dos centríolos.
G2 => intervalo entre a duplicação do DNA e o início da divisão celular, ocorre a síntese de proteínas e de moléculas necessárias a divisão.
Mitose
Esse processo de divisão celular forma células com o mesmo número de cromossomos e as mesmas informações genéticas, ou seja, uma célula-mãe (diplóide) gera duas células filhas (diplóides) idêntica a ela. Este processo de divisão está dividido em quatro fases denominadas: prófase, metáfase, anáfase e telófase.Prófase: primeira fase da mitose, os filamentos de cromatina começam a se enrolar formando os cromossomos, as cromátides estão unidas pelos centrômeros. Os centríolos que já havia sido duplicado na interfase migram para os pólos e o fuso acromático começa a se formar, os nucléolos desaparecem e a carioteca se desfaz.
Metáfase: segunda fase da mitose, os centríolos ocupam pólos opostos da célula, os centrômeros ficam presos ao fuso acromático, os centríolos migram para os pólos dividindo as cromátides-irmãs.
Anáfase: terceira fase da mitose, as cromátides irmãs separam-se e são levadas para pólos opostos da célula pelo encurtamento do fuso acromático.
Telófase: última fase da mitose, os cromossomos chegam aos pólos, começam a se desenrolar e adquire de novo o aspecto de filamentos de cromatina, os nucléolos reaparecem e duas novas células se formam.
Câncer
Durante a vida de um animal, as divisões celulares são rigorosamente controladas, de modo a garantir o bom funcionamento do organismo. Ao longo do desenvolvimento embrionário e das fases jovens da vida, as divisões celulares são intensas e os diversos órgãos se formam e crescem até atingir seu tamanho definitivo. Na fase adulta, o ritmo das divisões celulares diminui, passando a ocorrer apenas quando há necessidade de repor células que morrem naturalmente ou em conseqüência de acidentes.
Entretanto, certas alterações genéticas podem danificar o sistema de controle da divisão celular, levando a célula a crescer e se multiplicar sem necessidade. Caso essa tendência de multiplicação incontrolada seja transmitida as células-filhas, surgirá um clone de células com propensão a se expandir indefinidamente: um tumor.
Um tumor pode ser constituído por células sem mobilidade, que ficam restritas ao local onde surgiram. Nesse caso, geralmente causa poucos problemas ao organismo e por isso é denominado tumor benigno. Por outro lado, alguns tipos de tumor tem células capazes de migrar e invadir tecidos vizinhos sadios: são os tumores malignos, ou cânceres. Pela circulação sanguínea e linfática, as células tumorais atingem diversas regiões do corpo, onde podem originar novos tumores. Tumores malignos geralmente são prejudiciais ao organismo e, se não combatidos adequadamente podem provocar a morte.
Clonagem
Clonagem é a produção de indivíduos geneticamente iguais, ou seja, é um processo de reprodução assexuada que resulta na obtenção de cópias geneticamente idênticas de um ser vivo, seja ele microrganismos, vegetais ou animais.Com a clonagem é possível gerar um rebanho inteiro a partir de um único animal que tenha alguma característica de interesse econômico (um boi com carne de melhor qualidade, por exemplo) ou animais para pesquisas ciêntificas.
Em 1996, nasceu Dolly, a primeira ovelha clonada a partir de uma célula adulta. Pesquisadores escoceses uniram uma célula da glândula mamária de uma ovelha de cara branca (da raça Finn Dorserr) com um óvulo do qual foi retirado o núcleo de uma ovelha de cara preta (da raça Scottish blackface). A célula resultante foi tratada e implantada mo útero de outra ovelha de cara preta. Assim, nasceu Dolly, ovelha de cara branca, clone da que forneceu a célula da glândula mamária.