Bioquímica/Organização celular

Como já anteriormente abordado neste livro, não é possível explicar com grande clareza como as células surgiram, mas se observarmos a natureza perceberemos, sem qualquer dúvida, que tudo que é ou que julgarmos ser vivo é composto por células. Portanto para entendermos um pouco mais sobre a vida, nada melhor do que estudarmos as células.

De acordo com características morfológicas podemos dividir as "células" em dois grandes grupos: procariontes e eucariontes. Devido ao nível de complexidade vamos começar abordando as células procariontes e depois as eucariontes.

Células procariontes

Esquema mostrando estruturas de uma célula procarionte flagelada.

O termo procarionto é derivado das palavras gregas pro que significa anterior, antes, e karyon que significa noz ou amêndoa - núcleo (anterior ao núcleo). São organismos unicelulares que não possuem um envoltório nuclear, cujo material genético encontra-se disperso no citoplasma como o próprio termo sugere. Esta definição engloba todos os organismos dos domínios Bacteria e Archaea. Para descrevermos a estrutura de uma célula procarionte nada melhor do que começarmos por seu envoltório celular.

Envoltório celular

O envoltório celular bacteriano é constituído por uma membrana interna (membrana plasmática - semelhante a dos eucariotos) e por uma segunda camada (a parede celular propriamente dita) que é composta principalmente por peptidoglicano. No caso das bactérias gram-negativas ainda há uma terceira camada (membrana externa) que é semelhante à membrana interna, no entanto muito mais permeável. Das estruturas mencionadas anteriormente apenas a membrana plasmática não faz parte da parede celular bacteriana.

Parede celular

Podemos considerar a parede celular sendo uma, se não a mais, importante estrutura para as bactérias, sendo esta o alvo de muitos antibióticos que, por exemplo, inibem sua formação. Por ser muito resistente, permitindo que a bactéria sobreviva em ambientes muito hostis, esta exerce uma força contrária à da osmose evitando que a bactéria estoure; a parede celular de algumas bactérias resiste a uma pressão de até 20 atm. Além do mais, é responsável pela forma (morfologia) bacteriana de uma maneira análoga a um pneu, e é característico de cada espécie bacteriana que pode ser semelhantes entre algumas espécies ou em alguns casos muito diferentes, permitindo assim uma forma de classificação bacteriana (para melhor esclarecimento clique aqui). Deve-se levar em consideração que alguns procariontes não possuem parede celular, como os micoplasmas.

Saiba mais

Há mais de cem anos, Hans Christian Gram (médico dinamarquês) desenvolveu uma técnica de coloração que hoje é nomeada Técnica de Gram. Não vamos nos ater aos detalhes da técnica, mas esta permitiu dividir as bactérias em dois grandes grupos: as bactérias gram-positivas e gram-negativas. Por este método não é possível caracterizar a estrutura bacteriana responsável pela coloração. Com o passar dos anos foram desenvolvidas novas tecnologias que permitiram identificar a ultra-estrutura bacteriana (microscopia eletrônica e desenvolvimento de novas técnicas de análise bioquímicas). Hoje sabemos que isto se deve a diferenças na ultra-estrutura da parede celular bacteriana.

Membrana plasmática

É uma dupla camada de fosfolipídios e proteínas, esta última tem várias funções como permeabilidade seletiva, produção de energia, etc. Delimita o que está dentro ou o que está fora da célula (para mais detalhes clique aqui). Quando analisada por intermédio da microscopia eletrônica, é possível visualizar invaginações desta membrana. A estrutura recebe o nome de mesossoma e, embora seja lhe sejam atribuídas funções na respiração e divisão celular, alguns autores afirmam que esta não possui função alguma e que seja apenas um simples artefato de preparação para visualização na microscopia eletrônica.

Hialoplasma ou citoplasma

É um líquido com consistência de gel, contendo sais, glicose e outros açúcares, proteínas funcionais e várias outras moléculas orgânicas. Contém também ARNm (ARN mensageiro) e ribossomas. Os ribossomas procariotas são bastante diferentes dos eucariotas (essas diferenças foram usadas para desenvolver antibióticos usados para afetar exclusivamente os ribossomas das bactérias). No citoplasma também está presente o seu único cromossomo; os procariontes podem possuir material genético extracromossomal, denominado plasmídeo, que são pequenas moléculas de DNA circular que normalmente contêm genes que conferem resistência a antibióticos. Os procariontes podem ter mais de uma cópia de plasmídeo.

Células eucariontes

Típica célula eucarionte

A palavra Eucarionte é derivada do grego eu, que significa verdadeiro e karyon, que significa noz ou amêndoa - núcleo. Como o próprio nome sugere, inclui todos os seres vivos com células que possuem núcleo que delimita o seu material genético do citoplasma. Além disso as células eucariontes possuem várias organelas.

Quando comparado com as células procariontes, os eucariontes são muito mais complexos, possuem várias organelas e a maioria das reações ocorre em compartimentos próprios. A transdução de sinal é muito mais sofisticada e o seu material genético está numa forma mais compactada do que em procariontes.

As células eucarióticas apresentam várias diferenças entre si. Se analisarmos uma célula animal, uma vegetal e um fungo, encontraremos diferenças significativas, no entanto todas essas apresentam características em comum; começaremos com as estruturas comuns a essas células e posteriormente abordaremos suas diferenças.

Membrana plasmática

A membrana celular é a estrutura que estabelece a fronteira entre o meio intracelular e o meio extracelular; também controla a entrada e saída de substâncias de uma forma muito seletiva. Sua estrutura, como mostra a figura ao lado, é composta por uma dupla camada lipídica sendo que nesta estão envolvidas proteínas, que têm inúmeras funções que vão de transporte a adesão celular.

Citoplasma

Estrutura celular

É o espaço intracelular entre a membrana plasmática e o envoltório nuclear. O citoplasma é preenchido por uma matéria coloidal e semi-fluída onde estão suspensos as organelas celulares. O citoplasma não inclui o núcleo celular, cujo interior é formado por nucleoplasma.

O componente não solúvel do citoplasma é constituído por organelas: mitocôndrias, cloroplastos, lisossomas, peroxissomas, ribossomas, vacúolos, citoesqueleto e outras estruturas membranares (complexo de Golgi e retículo endoplasmático).

Núcleo

Núcleo

É uma estrutura presente nas células eucariontes, que contém o DNA da célula. Foi descoberto em 1833 pelo pesquisador escocês Robert Brown. É delimitado pelo envoltório nuclear, e se comunica com o citoplasma através dos poros nucleares. O núcleo possui duas funções básicas: regular as reações químicas que ocorrem dentro da célula, e armazenar as informações genéticas da célula. O seu diâmetro pode variar de 11 a 22,25 μm. Dentro do núcleo ainda podemos encontrar uma estrutura denominada nucléolo, que é responsável pela produção de subunidades dos ribossomos. Sua posição é geralmente central, acompanhando o formato da célula, mas isso pode variar de uma para outra. Nos eritrócitos dos mamíferos, o núcleo está ausente.

O envoltório nuclear é responsável tanto por separar as reações químicas que ocorrem dentro do citoplasma daquelas que ocorrem dentro do núcleo, quanto por permitir a comunicação entre esses dois ambientes. Essa comunicação é realizada pelos poros nucleares que se formam da fusão entre a membrana interna e a externa do envoltório nuclear.