Material de Apoio Biologia 9ª Classe

A Célula como Unidade Estrutural e Funcional dos Seres Vivos.

·        Estudo do Microscópio Óptico

·        Estrutura da Célula Eucariota

·        Seres Unicelulares e pluricelulares

·        Metabolismo Celular

No longo e lento processo da descoberta da célula, houve envolvimento de muitos cientísta, tais como:

Ø Antoine Van Leeuwenhoek – o seu microscópio com a capacidade de aumento na ordem de 40 à 270 vezes, permitiu-lhe descobrir os seres microscópicos e contribuiu com a descrição dos capilares que ligam as artérias e veias.

Ø Marcello Malpighi – estudou a anatomia microscópica dos animais. Descobriu a camada mais interna da pele, as papilas da lingua, e as hemâcias do sangue.

Ø Robert Hook – estudou a estrutura das penas de aves e das patas de moscas. Em 1665 Hook valendo-se da nomenclatura designou por célula a unidade básica dos organismos dos seres vivos.

Ø  Dutrochet – partilhou o mesmo pensamento com Robert Hook

Ø Em 1833 Robert Brown encontrou na célula uma formação densa e globosa que denominou núcleo.

Teoria Celular

Em 1838, o botânico Matthias Jakob Schleiden estabeleceu o seguinte:  “as plantas inferiores são constituídas por uma única célula, enquanto as superiores são constituídas por muitas células”.

Em 1839, o filósofo Theodor Shwann concluíu que os animais eram constituídos por partículas elementares, idênticas às células das plantas. Schleiden e Schwann elaboraram a teoria celular, segundo a qual, tanto as plantas como os animais são constituídos por células que são a unidade elementar da vida.

Este foi um dos momentos mais significativos da história de Biologia.

Estrutura do Microscópio Óptico

A descoberta da célula foi um processo lento que envolveu a colaboração de muitos investigadores e, dependeu de vários processos tecnológicos.

Graças a invenção do microscópio verificou-se que todos os seres vivos eram constituídos por pequenas unidades de matéria viva (as células).

Invenção do Microscópio e a descoberta da Célula

Em 1300, descobriu-se que certo tipo de lentes, tinha capacidade para ampliar o tamanho das imagens dos corpos.

No fim do século XVI, o Galileu descobriu que, se montasse duas lentes num tubo, obteria um aparelho que ao olhar por uma das extremidades, tornava possível visualizar os objectos distantes. Este é o primeiro telescópio. Quando se olhava pelo extremo oposto permitia observar objectos pequenos, invisíveis à olho nu, ou seja, funcionava como microscópio.

Microscópio – é um instrumento óptico com capacidade de ampliação das imagens dos objectos muito pequenos.

Pode ser: composto ou símple.

·        Microscópio Composto – é composto por duas ou mais lentes associadas.

·        Microscópio Símples – é constituído por apenas uma lente.

Estrutura do Microscópio Óptico

O microscópio é um instrumento de ampliação composto por uma parte óptica e outra mecânica.

Parte Óptica

                 Sistema de iluminação                 Sistema de ampliação

                      - lâmpada

                      - espelho                                 - sistema objectiva

                      - condensador                         - sistema ocular

                      - diafragma

Parte Mecânica

A parte mecânica é composta por: pé ou base, braço ou coluna, platina, canhão ou tubo ocular, revolver ou posto objectiva e parafusos que por sua vez podem ser macrométrico ou de grande deslocamento  e micrométricos ou de pequeno deslocamento.

O microscópio permitiu dscobrir que a célula não só é a unidade estrutural dos seres vivos mas também a unidade fisiológica, segundo Rudolf Virchow em 1958. Acrescentou ainda o princípio de que toda a célula tem orígem noutra pré- existente. Este princípio veio proporcionar uma nova época na história da citologia.

No processo da investigação sobre a teoria celular, acrescentou-se uma generalização que salienta: “todas as células contêm material hereditário, através do qual as características específicas passam da célula mãe para a célula filha”.

Poder de Resolução do Microscópio Óptico

O poder de resolução do microscópio óptico é a maneira como os objectos são ampliados e vistos numa observação microscópica. Depende em grande medida da capacidade de ampliação das lentes.

Todo microscópio óptico composto, apresenta a escala de ampliação nas objectivas e na ocular. E o valor total de ampliação de uma imagem é dado pela fórmula seguinte:

Ampliação total = ampliação da ocular × ampliação da objectiva.

Exemplo:

                Ocular = 10×     Ampliação total = 10×40 = 400×

           Objectiva = 40×   

O microscópio poderá ampliar a imagem em 100×    400×   1000×

Se ampliares demasiado uma imagem, ela pode apresentar-se pouco nítida. Mas se, pelo contrário, a ampliação for menor, a imagem poderá apresentar uma excelente nitidez de pormenor.

Mas a nitidez da imagem depende sobretudo de um factor: poder de resolução do microscópio.

Técnicas Citológicas para a Microscopia Óptica

A observação em microscopia óptica exige a preparação do material biológico segundo a utilização de diversas técnicas, instrumentos e materiais.

As preparações utilizadas podem ser temporárias – se servirem para uma curta duração e definitivas se forem para longa duração.

·        Preparação temporária – é aquela que permite observar a célula viva, que pode ser montada no seu meio natural.

·        Preparação definitiva – é aquela que permite apenas a observação da célula fixada, ou seja, morta instantâneamente e corada, para melhor observação dos seus componentes.

·        Fixação e desidratação – é a primeira etapa para a obtenção de uma preparação definitiva. Consiste em matar a célula rapidamente, impedindo a activação do processo de destruição e endurecer parcialmente os tecidos, de modo a poderem suportar as fases seguintes.

·        Inclusão e corte – para tal utilizam-se lâminas adequadas ou aparelhos especializados, que se chamam micrótomos.

·        Hidratação e corolação – consiste em corolação da peça para melhor identificação dos seus principais componentes e pôr a secar para evitar a pudrifação da peça.

·        Montagem – o tecido cortado, é colocado sobre um meio de montagem. Geralmente usa-se algumas gotas de balsamo-do-canadá.

Estrutura da Célula Eucariota

A célula é a unidade básica, estrutural e funcional do organismo dos seres vivos e caracterizam-se por possuir uma estrutura e organização própria.

É uma estrutura muito complexa. Precisa de mecanismos que lhe permite obter e usar energia para a sua reprodução, ingestão, digestão de alimentos e excreção.

Todas essas funções devem ser executadas e coordenadas, fazendo da célula uma unidade independente, mesmo em seres pluricelulares (os constituídos por mais de uma célula).

As células mais complexas possuem núcleo organizado e numerosos organelos (células eucariótas).

Organitos Celulares

Os organelos celulares são estruturas no meio intra-celular, que desempenham diferentes funções como por exemplo:

·        Cloroplasto organelo que na célula vegetal, é responsável pela fotossíntese e proporcionar a cor verde nas plantas.

·        Mitoncôndria – responsável pela respiração de todas células  - procariotas e eucariotas

·        Citoplásma ou Hialoplasma – uma substância gelatinosa, responsável pela fixação de todos organoides celulares nos seus devidos lugares. É espécie de uma massa pouco consistente, permitindo desta maneira a fixação dos organitos e circulação ordenada de substâncias benéficas e daninas.

As células procariótas são típicas das bactérias e algumas algas primitivas, por essa razão, são designadas seres procarióticos.

Enquanto as eucariótas são dos seres pluricelularees , incluem animais como: homem, os suínos, caprinos, bovinos, etc. e plantas como mussivi, minhumbe, mitete, etc.

Comparação da Célula Animal e Vegetal

Estudamos dois padrões de  organização célular diferentes: célula procariota e Célula eucariota.

Há a considerar os constituíntes fundamentais: núcleo, citoplasma e membrana plasmática.

Podemos encontrar alguma diferenças na constituição estrutural no meio extra e intra-celular vegetal e animal típicos.

A Tabela abaixo diferencia estruturalmente as Células Animal e Vegetal

Estrutura	Célula animal	Célula Vegetal
Cloroplastos	Não Apresenta	Apresenta
Parede Celular	Não Apresenta	Apresenta
Vacúolo	Normal	Gigante
Cariotécas	Não apresenta	Apresenta

Sendo a célula uma unidade estrutural e funcional do organismo dos seres vivos, caracteriza-se por possuír uma estrutura e organização própria, necessária a vida.

Os seres Unicelulares e Pluricelulares

Seres unicelulares - Procariótocos

Seres Pluricelulares - Eucarióticos

Os Seres Unicelulares

Os seres unicelulares são aqueles que são constituídos por apenas uma célula. Apesar disso, realizam todas as funções vitais tais como: nutrição, respiração, reprodução e a locomoção em alguns casos. Exemplo: amiba, paramécia, euglema , plasmódium, etc.

A locomoção de alguns seres unicelulares é feita por: flagelos – euglema, cílios – paramécia, ou pseudópodes – amibas.

Reproduzem-se por bipartição ou conjugação. Na sua maioria são parasitas de outros seres vivos, como é o caso da amiba e o plasmódium. Estes levam a morte o hospedeiro. O plasmódium, agente causador da malária, mata muita gente na àfrica em particular em Angola.

Seres Pluricelulares

São aqueles que são constituídos por mais de uma célula. Estes representam uma grande diversidade de seres vivos. Os invertebrados, os vertebrados, plantas inferiores e superiores.

Os organismos pluricelulares desenvolvem-se de uma única célula (ovo) que determina o desenvolvimento e o crescimento do indivíduo.

As células crescem até um limite próprio antes de se dividirem. Este crescimento faz-se por assimilação e transformação da matéria do exterior em novas partes celulares.

Nos organismos pluricelulares há a divisão celular, apartir da célula mãe, formando duas células filhas com conteúdo nuclear e citoplasma similares entre si e ao da célula progenitora.

Este processo denomina-se mitose, é responsável pela transmissão do DNA existente nos núcleos das células.

Vantagens e Desvantagens da Pluriceluridade

No organismo pluricelular, a divisão da célula provoca o aumento do número de células. Assim diz-se que, a divisão celular é o primeiro passo da diferença celular.

Vantagens

Ø Aumento do número de células;

Ø Com a divisão celular, aparece a divisão de trbalho, especializando cada célula para uma determinada função;

Ø Garante a sucessão contínua de conteúdos celulares similares, permitindo a perpetiação das espécies através da reprodução.

Desvantágens

Ø Quanto mais especializadas for uma célula para a realização de uma determinada função, menor será a capacidade de divisão. Ex: O neurónio é tão especializado para a condução de impulsos nervosos que não se pode dividir.

Metabolismo Celular

Para a realizaçao dos processos vitais a nível célular, são utilizadas as moléculas de nutrientes absorvidas no tubo digestivo. Nos processos vitais celulares ocorrem numerosas reacções químicas.

Então, metabolismo celular é o conjunto de todas reacções químicas que ocorrem em todas células vivas. Este, assegura a manutenção das estruturas celulares, o crescimento, desenvolvimento, divisão celular e as transferências de energia necessária à manutenção da vida.

No metabolismo celular há a considerar dois tipos de reacções metabólicas: catabolismo e anabolismo.

Ø Catabolismo – é a reacção que leva a degradação de moléculas de nutrientes, com transferência de energia e eliminação dos resíduos.

Depois da reacção catabólica degradar as moléculas de nutrientes, essas, são associadas a energia biológica (ATP), para construir as moléculas mais complexas, através da reacção que se chama biossíntese de proteínas.

Ø Anabolismo – é a reacção de síntese de compostos orgânicos indispensáveis ao crescimento e renovação celular. Na síntese de compostos orgânicos (biosíntese), é necessária a energia química que é transferida apartir da reacção de catabolismo.

Respiração Aerobia e Fermentação

Todas as actividades desenvolvidas pelos seres vivos necessitam de energia.

A respiração aerobia e a fermentação são os dois processos pelos quais as células mobilizam e transferem a energia dos nutrientes.

Respirção Aerobia

A  respiração aerobia é um conjunto de reacções complexas que ocorrem nas células vivas, principalmente ao nível das mitocôndrias.

Entre os fenómenos que caracterizam a respiração aerobia, destacam-se as seguintes:

Þ   O oxigênio do meio externo penetra no meio interno e chega às células, onde é utilizado.

Þ   Os produtos resultantes da degradação sofrida pelos nutrientes, como dióxido de carbono e água, são transportados para o meio externo.

Þ   Parte de energia dos nutrientes, é transferida gradualmente e armazenada em moléculas de ATP (adenosina trifosfato).

Podemos traduzir  as reacções de respiração aerobia do seguinte modo:

Glicose + oxigénio    Þ   dióxido de carbono + água + energia ATP + calor

A célula utiliza principalmente a glicose para obter energia.  Pois se utilizar aminoácidos na respiração, forma-se amoníaco, uma substância altamente toxico que é eliminado junto a urina, sob forma de ácido úrico e uréia.

Fermentação

Na respiração aerobia, normalmente, o oxigénio é o receptor final do hidrogénio, formando-se água.

Existe conquanto células que podem transferir a energia dos nutientes (da glicose), sem a intervenção do oxigénio. Fermentação é a mobilização de energia de glicose sem a intervenção de oxigénio e de que resulta um produto orgânico. É o fenómeno responsável pela produção de bebidas alcoólicas  a partir do açúcar contido no sumo de frutas e pelo fabrico de pão, queijo, iogurte, etc.

Por exemplo no fabrico de vinho ocorre a fermentação alcoólica. Esta, consiste na degradação da glicose provocada por leveduras, e, durante esta reacção ocorrem transferência de energia, havendo formação de moléculas de ATP e libertação de calor.

             presença

Glicose                       dióxido de carbono + álcool etílico + ATP + calor

             de leveduras

Existe dois tipos de fermentação: fermentação alcoólica e fermentação láctica.

·        Fermentação alcoólica – utiliza-se no fabrico de bebidas alcoólica e na panificação

·        Fermentação láctica – utiliza-se no fabrico de derivados do leite.

Fotossíntese

Fotossíntese é o processo de transformação dos alimentos na planta. No decurso do processo fotossintético, as plantas, em presença da luz solar, utilizam o dióxido de carbono (CO2) e água (H2O) do meio e produzem compostos orgânicos, nomeadamente a glicose (C6H12O6), libertando oxigénio (O2). As reacções da fotossíntese ocorrem nos cloroplastos.

Em termos globais, o processo fotossintético pode ser traduzido na seguinte equação:

                                   Luz    solar

12H2O + 6CO2                                   C6H12O6 + 6O2 + 6H2O

água      +   dióxido                           clorofila                glicose        +  oxigénio +    água

                  de carbono

A água, o dióxido de carbono e a luz solar são fornecidos pelo ambiente e indefinidamentente renováveis, enquanto as clorofilas e outras moléculas implicadas no processo são sintetizadas pelas plantas.

Factores que Interferem na Actividade Fotossintética

A actividade fotossintética é um processo que requer a intervenção de muitos factores, tais como:

a.     Luminosidade – a intensidade fotossintética depende em grande medida da luminosidade disponível. Quano a luminosidade diminue, baixa também a intensidade fotossintética.

b.     Concentração de Dióxido de Carbono – O dióxido de carbono é um dos interveniente do processo fotossintético. Pois quando menor for a quantidade de dióxido de carbono absorvido, menor também rerá a intensidade da fotossíntese.

c.      Água disponível – apenas cerca de 0,1% de água absorvida pela planta através das raízes, é utilizada na fotossíntese. É pouco provável que a falta de água afecte directamente este processo. Mas como as folhas sem água suficiente emurchecem, e as folhas emurchecidas têm os estomas fechados, e quando os estomas fecham pouco dióxido de carbono é absorvido, então a falta de água afecta indirectamente o processo fotossintético.

Pigmentos Fotossintéicos – Sua Localização

Nas plantas superiores, são as folhas os órgãos fotossintéticos mais importantes, pois é nelas que se encontram uma maior densidade de cloroplastos, e consequentemete, maior quantidade de pigmentos fotossintéticos.

Nas folhas, os cloroplastos localizam-se no parênquima clorofilino que constitui o mesófilo. Nos cloroplastos estão contidas todas as enzimas e pigmentos fotossintéticos.

Tipo de pigmento		Cor	Tipo de Planta
Clorofila	a b c d	verde-intensa verde-amarela verde verde	-Todas planatas superiores e algas - Plantas superiores e algas verdes - Algas castanhas e diatomâceas - Algumas algas vermelhas
Carotenoides	Carotenos Xantofilas	Laranja Amarela	- Todos os organismos fotossintéticos, exceptoas bactérias - Algas castanhas e diatomáceas
Focobilinas	Filocianina Ficoeritrina	Azul Vermelha	- Cianobactérias e algas vermelhas

Mecanismos da Fotossíntese

Directa ou indirectamente, todos os seres vivos dependem da energia solar, excepto  algumas bactérias, apesar de que só as células das plantas possuem cloroplastos.

A fotossíntese tem lugar nos cloroplastos das células das plantas. O mecanismo básico da fotossíntese é a absorção de energia luminosa e sua transformação em energia química, armazenada em compostos sintetizados pela planta, o que se apresenta resumido na seguinte equação:

                                             energia luminosa

                 6CO2 + 6H2O                               C6H12O + 6O2                             

                                              clorofila

Neste processo forma-se outros compostos ricos em energia para além da glicose. O oxigénio provém da água, que, por acção da luz solar, é dissociada em oxigénio e hidrogénio, processo que se chama hidrólise da água.

                                  H2O               2H + ½O2

                

Na fotossíntese, o oxigénio é libertado para a atmosfera e o hidrogénio é levado por moléculas transportadoras de electrões, para se intervir numa reacção onde o CO2 é reduzido, originando compostos orgânicos, nomeadamente a glicose.