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A organização básica da vida

Entenda quais são as características básicas dos seres vivos

Ao perceber-se o turvamento de uma solução nutritiva com o passar de alguns dias, é intrigante entender o que ocorre de fato no líquido. Do mesmo modo como se inventou uma forma diferente de observar o céu e perceber detalhes nunca antes vistos, os seres vivos também passaram a ser observados em seus detalhes invisíveis a olho nu.

A evolução tecnológica dos instrumentos de observação nos permitiu perceber e entender detalhes cada vez menores, que chegam hoje ao nível molecular.

A organização básica da vida

A partir do século XVI a Europa passou por grandes transformações, que mudaram profundamente o pensamento ocidental. Galileu Galilei (1564-1642) empreendia uma revolução que incluía a criação de novos instrumentos ópticos.

Não foi apenas a luneta que se desenvolveu nessa época, mas também outras associações de lentes. Entre elas, surgiu o microscópio, um aparelho que permitia ver o que era muito pequeno. Com esse novo aparelho, foi possível explorar de perto, e em detalhes, materiais biológicos.

Assim, um novo campo do conhecimento passou a se desenvolver e hoje temos uma compreensão muito diferente, e com grande riqueza de detalhes, da base microscópica da vida.

Embora ainda exista muito a descobrir e compreender, podemos estudar a base da vida em detalhes antes inacessíveis, desde a organização das células até as substâncias e os elementos químicos que as compõem.

O termo célula foi cunhado pelo cientista inglês Robert Hooke (1635-1703) ao analisar um corte fino de uma amostra de cortiça em um aparelho mais desenvolvido. Ele observou uma estrutura, invisível a olho nu, que lembra um favo de mel representado na figura abaixo.

A organização básica da vida
Reprodução de ilustração feita por Hooke de cortiça vista ao microscópio

O nome escolhido por Hooke denominava o espaço vazio, as cavidades observadas. Mais tarde, descobriu-se que aqueles espaços existiam porque tinham estado preenchidos por material vivo. Com o tempo, o termo “célula” passou a designar apenas estruturas vivas.

As observações realizadas por Hooke foram criticadas por um modesto comerciante holandês, Antoni van Leeuwenhoek.

Em 1675 ele descreveu “pequenos animais vivos” recolhidos em água de poças de chuva, os quais não eram visíveis a olho nu.

Suas observações tinham grande precisão, mesmo trabalhando com um microscópio de lente única. Em 1683 ele analisou a boca de um homem e descreveu bactérias na forma de cocos e bacilos.

Foi, entretanto, apenas no século XIX que as observações de células ganharam a forma de uma teoria que se tornou famosa, a teoria celular.

A teoria celular

Em sua formulação moderna, a teoria celular é sustentada por quatro afirmações amplamente comprovadas. Ela estabelece que:

  • todos os seres vivos do planeta são formados por uma ou mais células que apresentam uma organização básica comum;
  • toda célula se origina de outra célula;
  • toda informação hereditária do organismo está contida em suas células; quando elas se dividem, dando origem a células-filhas, estas recebem toda a informação hereditária das células parentais;
  • no interior das células ocorre o grande conjunto de reações químicas que mantêm os organismos vivos, como as reações de oxidação dos alimentos e a fabricação de substâncias, como as proteínas.

A teoria celular foi proposta na década de 1830 por dois microscopistas alemães, Matthias Jakob Schleiden, botânico, e por Theodor Schwann, médico que pesquisava diversos processos metabólicos em animais. Ela foi formulada originalmente nos seguintes termos:

“As partes elementares dos tecidos são células, semelhantes no geral, mas diferentes na forma e na função. As células têm ocorrência universal nos seres vivos, e seu estudo é fundamental para a compreensão do desenvolvimento de animais e vegetais”.

Os dois padrões celulares básicos: Eucariontes e procariontes

Os primeiros seres vivos observados ao microscópio foram obtidos raspando-se levemente os dentes com um palito.

Nessa amostra foi possível perceber a presença de pequenos bastonetes e glóbulos. Mais tarde, puderam ser vistos muitos outros micro-organismos e tecidos de animais e vegetais.

Na mesma época, um famoso microscopista escocês, Robert Brown (1773-1858), havia percebido que os animais e os vegetais tinham em suas células uma estrutura em comum, que ele denominou núcleo.

Esse núcleo ficava suspenso em uma substância gelatinosa e aparentemente amorfa, que viria a ser denominada citoplasma.

Célula eucarionte
Fotomicrografia de célula na qual é possível observar o núcleo (em rosa), o nucléolo (em azul) e a membrana celular. Diâmetro presumido: 5 µm (cinco micrômetros). (Imagem colorizada por computador.)

Os pequenos bastonetes conhecidos desde as primeiras observações de Leeuwen-hoek eram muito menores do que as células estudadas por Robert Brown e não possuíam uma estrutura semelhante ao núcleo observado em células de plantas e animais.

Essa constatação levou os cientistas a reconhecer que nem todos os seres vivos possuíam núcleo celular organizado, formando uma estrutura diferenciada na célula.

As bactérias mais conhecidas podem ter várias formas, mas todas têm em comum este mesmo fato: não possuem núcleo claramente organizado e delimitado por membrana.

Observe novamente a, na qual se veem bactérias em grande aumento, por meio de um moderno microscópio eletrônico, e compare-as com a célula eucarionte, também obtida por microscópio eletrônico.

Fotomicrografia de bactérias
Fotomicrografia de bactérias encontradas em bebidas lácteas. Observe a ausência de núcleo organizado. As células, em forma de bastonete, têm cerca de 4 µm (quatro micrômetros) de comprimento. (Imagem colorizada por computador.)

Note que, ao contrário desta, a célula da bactéria não apresenta núcleo claramente delimitado: seu material nuclear encontra-se no citoplasma, em uma região que não está isolada por uma membrana específica.

Os organismos cujas células não possuem núcleo claramente organizado são chamados organismos procarioto.

esquema de uma célula procarionte
Esquema tridimensional de célula procariótica em que não existe núcleo claramente organizado

Os organismos cujas células possuem núcleo celular, isto é, aqueles que têm células eucarióticas, são denominados eucariotos (ou eucariontes). Dẽ uma olhada nessa ilustração de célula animal.

A Célula Animal - estrutura e características gerais

As células procarióticas e as células eucarióticas têm duas características em comum. A primeira delas é a clara separação entre o espaço interno e externo das células.

Os primeiros cientistas a estudar as células e a observar essa característica imaginaram que deveria haver uma membrana delimitando o conteúdo celular. Ela foi denominada membrana celular, pois envolve e retém o citoplasma.

O segundo aspecto comum entre os dois tipos de células é o fato de ambas possuírem a informação hereditária armazenada em um mesmo tipo de substância química: os ácidos nucleicos.

Vale frisar que mesmo as células que não possuem núcleo claramente organizado têm ácidos nucleicos. As informações hereditárias estão contidas em um ácido conhecido pela sigla DNA, do inglês deoxyribonucleic acid (ácido desoxirribonucleico). Há outros ácidos nucleicos nas células, que atuam na expressão das informações contidas no DNA.

Apesar de haver essas semelhanças muito importantes entre as células eucarióticas e procarióticas, há também muitas diferenças.

O DNA das células procarióticas está organizado na forma de uma longa molécula circular, com algumas proteínas frouxamente ligadas a ela, constituindo um cromossomo circular bacteriano, que parece um emaranhado de DNA. É comum encontrar DNA formando pequenos anéis, chamados plasmídeos.

Nas células procarióticas, embora não exista envelope nuclear, o emaranhado formado pelo material genético encontra-se em uma região denominada nucleoide, que pode ser evidenciada por diferentes técnicas de microscopia.

Nas células eucarióticas, o DNA dos cromossomos não é circular; ele se parece mais com uma longa linha sinuosa (por isso diz-se que é linear) e se apresenta fortemente ligado a certas proteínas, chamadas histonas, formando cromossomos mais complexos.

Células humanas têm em média 1000 vezes mais DNA do que células bacterianas. Essa grande quantidade de ácido nucleico não pode permanecer distendida no núcleo, e ele é enovelado em certos momentos da vida da célula formando cromossomos que podem ser facilmente observados. O nível de enovelamento do DNA varia ao longo do tempo e depende da fase de atividade celular.

Quando as células eucarióticas estão produzindo proteínas de maneira intensa, os cromossomos não podem ser evidenciados facilmente.

No entanto, quando essas mesmas células se preparam para se dividir, elas cessam diversas atividades, como a fabricação de proteínas, e os cromossomos se tornam evidentes e assumem a forma de pequenos bastões. O DNA se enovela com a ajuda de proteínas, o que torna os cromossomos mais visíveis ao microscópio.

  • Ácidos nucleicos: grupo de substâncias ácidas que atuam no armazenamento e na expressão da informação hereditária.
  • Material genético: moléculas capazes de armazenar informação hereditária nos seres vivos.

Na célula eucariótica os cromossomos estão no interior de um envoltório membranoso, composto por duas membranas.

No momento da divisão celular esse envoltório nuclear se desfaz. Observando uma célula eucariótica em divisão, podemos identificar cromossomos, mas não o núcleo organizado.

Cromossomos
Fotomicrografia ao microscópio eletrônico de varredura de par de cromossomos homólogos de célula de mamífero em divisão, na fase de metáfase (os dois cromossomos estão duplicados). Esses cromossomos medem cerca de 3 µm de comprimento. (Imagem colorizada por computador.)
  • Nucleoide: região em que se concentra o material genético de uma célula procarionte.

Na célula eucariótica os cromossomos estão no interior de um envoltório membranoso, composto por duas membranas.

No momento da divisão celular esse envoltório nuclear se desfaz. Observando uma célula eucariótica em divisão, podemos identificar cromossomos, mas não o núcleo organizado.

Resumo

  • A célula é a unidade básica dos seres vivos e dentro dela ocorrem as reações químicas essenciais que garantem a manutenção da vida.
  • Presença de núcleo claramente organizado é uma característica utilizada como critério de distinção na classificação dos seres vivos em domínios.
  • As células com núcleo organizado são denominadas eucarióticas, e as demais, procarióticas.

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