Definição de célula
Células são a unidade básica da vida. No mundo moderno, elas são o menor mundo conhecido que desempenha todas as funções da vida. Todos os organismos vivos ou são células únicas, ou são organismos multicelulares compostos por muitas células que trabalham juntas.
Células são a menor unidade conhecida que pode realizar todas estas funções. As características definidas que permitem a uma célula desempenhar estas funções incluem:
- Uma membrana celular que mantém as reacções químicas da vida em conjunto.
- Pelo menos um cromossoma, composto de material genético que contém os “planos” e o “software” da célula.”
- Citoplasma – o fluido dentro da célula, no qual ocorrem os processos químicos da vida.
Below vamos discutir as funções que as células devem cumprir para facilitar a vida, e como elas cumprem essas funções.
Função das células
Os cientistas definem sete funções que devem ser cumpridas por um organismo vivo. Estas são:
- Um ser vivo deve responder às mudanças no seu ambiente.
- Um ser vivo deve crescer e desenvolver-se ao longo da sua vida.
- Um ser vivo deve ser capaz de se reproduzir, ou fazer cópias de si mesmo.
- Um ser vivo deve ter metabolismo.
- Um ser vivo tem de manter a homeostase, ou manter o seu ambiente interno igual, independentemente de alterações externas.
- Um ser vivo tem de ser feito de células.
- Um ser vivo tem de transmitir características aos seus descendentes.
É a biologia das células que permite aos seres vivos desempenhar todas estas funções. Abaixo, discutimos como elas tornam possíveis as funções da vida.
Como funcionam as células
Para realizá-las, elas devem ter:
- Uma membrana celular que separa o interior da célula do exterior. Ao concentrar as reações químicas da vida dentro de uma pequena área dentro de uma membrana, as células permitem que as reações da vida prossigam muito mais rapidamente do que de outra forma.
- Material genético que é capaz de passar traços para os descendentes da célula. Para reproduzir-se, os organismos devem assegurar-se de que seus descendentes tenham todas as informações necessárias para poder realizar todas as funções da vida. Todas as células modernas realizam isto usando o DNA, cujas propriedades de emparelhamento de base permitem que as células façam cópias precisas dos “planos” e do “sistema operacional” de uma célula. Alguns cientistas pensam que as primeiras células podem ter usado RNA em vez.
- Proteínas que executam uma grande variedade de funções estruturais, metabólicas, e reprodutivas.
Existem inúmeras funções diferentes que as células devem executar para obter energia e reproduzir.
Dependente da célula, exemplos destas funções podem incluir fotossíntese, quebrando açúcar, locomoção, copiando seu próprio DNA, permitindo que certas substâncias passem através da membrana da célula enquanto mantém outras fora, etc.
Proteínas são feitas de aminoácidos, que são como os “Legos” da bioquímica. Aminoácidos vêm em tamanhos diferentes, formas diferentes, e com propriedades diferentes como polaridade, carga iônica, e hidrofobicidade.
Por colocar aminoácidos juntos baseado nas instruções no material genético deles/delas, as células podem criar maquinaria bioquímica para executar quase qualquer função.
alguns cientistas pensam que as primeiras células poderiam ter usado RNA para realizar algumas funções vitais, e então moveu para muito mais versátil aminoácidos para fazer o trabalho como o resultado de uma mutação.
Os diferentes tipos de células que nós discutiremos abaixo têm maneiras diferentes de realizar estas funções.
Tipos de células
Por causa dos milhões de espécies diversas de vida na Terra, que crescem e mudam gradualmente com o tempo, há incontáveis diferenças entre os incontáveis tipos de células existentes.
No entanto, aqui vamos olhar para os dois principais tipos de células, e duas subcategorias importantes de cada uma.
Prokaryotes
Prokaryotes são os mais simples e mais antigos dos dois principais tipos de células. Os procariotas são organismos unicelulares. Bactérias e arquebactérias são exemplos de células procarióticas.
Células procarióticas têm uma membrana celular, e uma ou mais camadas de proteção adicional do ambiente externo. Muitos procariotas têm uma membrana celular feita de fosfolípidos, encerrada por uma parede celular feita de um açúcar rígido. A parede celular pode ser fechada por outra espessa “cápsula” feita de açúcares.
Muitas células procariotas também têm cílios, caudas, ou outras formas nas quais a célula pode controlar seu movimento.
Estas características, assim como a parede celular e a cápsula, refletem o fato de que as células procariotas estão indo sozinhas no ambiente. Elas não fazem parte de um organismo multicelular, que pode ter camadas inteiras de células dedicadas a proteger outras células do ambiente, ou a criar movimento.
As células procarióticas têm um único cromossoma que contém todo o material hereditário essencial da célula e as instruções de funcionamento. Este cromossoma único é geralmente redondo. Não há núcleo, ou quaisquer outras membranas internas ou organelas. O cromossomo apenas flutua no citoplasma da célula.
Características genéticas adicionais e informações podem estar contidas em outras unidades genéticas dentro do citoplasma, chamadas “plasmídeos”, mas estes são geralmente genes que são passados para frente e para trás pelos procariotas através do processo de “transferência horizontal de genes”, que é quando uma célula dá material genético para outra. Plasmídeos contêm DNA não essencial que a célula pode viver sem, e que não é necessariamente passado para os descendentes.
Quando uma célula procariótica está pronta para se reproduzir, ela faz uma cópia de seu único cromossomo. Então a célula se divide ao meio, distribuindo uma cópia de seu cromossomo e um sortimento aleatório de plasmídeos para cada célula filha.
Existem dois tipos principais de procariotas conhecidos pelos cientistas até hoje: as arquebactérias, que são uma linhagem muito antiga de vida com algumas diferenças bioquímicas de bactérias e eucariotas, e bactérias, às vezes chamadas de “eubactérias”, ou “bactérias verdadeiras” para diferenciá-las das arquebactérias.
As bactérias são consideradas mais “modernas” descendentes de arquebactérias.
Todas as famílias têm “bactérias” no nome porque as diferenças entre elas não eram compreendidas antes da invenção das técnicas modernas de análise bioquímica e genética.
Quando os cientistas começaram a examinar a bioquímica e genética dos procariotas em detalhe, eles descobriram estes dois grupos muito diferentes, que provavelmente têm relações diferentes com os eucariotas e histórias evolutivas diferentes!
Alguns cientistas pensam que eucariotas como os humanos estão mais intimamente relacionados com bactérias, uma vez que os eucariotas têm uma química de membrana celular similar à das bactérias. Outros pensam que as eucariotas estão mais intimamente relacionadas conosco, já que usam proteínas similares para reproduzir seus cromossomos.
Still outros pensam que podemos ser descendentes de ambos – que as células eucarióticas podem ter surgido quando as eucariotas começaram a viver dentro de uma célula bacteriana, ou vice versa! Isto explicaria como temos importantes atributos genéticos e químicos de ambos, e porque temos múltiplos compartimentos internos como o núcleo, cloroplastos e mitocôndrias!
Eukaryotes
Células eucarióticas são pensadas como sendo o mais moderno tipo de célula principal. Todos os organismos multicelulares, incluindo você, seu gato, e suas plantas domésticas, são eucariotas. As células eucarióticas parecem ter “aprendido” a trabalhar juntas para criar organismos multicelulares, enquanto os procariotas parecem incapazes de fazer isso.
Células eucarióticas geralmente têm mais de um cromossomo, que contém grandes quantidades de informação genética. Dentro do corpo de um organismo multicelular, diferentes genes dentro destes cromossomos podem ser ligados “on” e “off”, permitindo células que têm características diferentes e desempenham funções diferentes dentro do mesmo organismo.
Células eucarióticas também têm uma ou mais membranas internas, o que levou os cientistas a concluir que as células eucarióticas provavelmente evoluíram quando um ou mais tipos de procariotas começaram a viver em relações simbióticas dentro de outras células.
Osrganelas com membranas interiores encontradas nas células eucarióticas tipicamente incluem:
- Para células animais – Mitocôndrias, que libertam a energia do açúcar e a transformam em ATP de forma extremamente eficiente.
Mitocôndrias têm mesmo o seu próprio ADN, separado do ADN nuclear das células, o que dá mais suporte à teoria de que elas costumavam ser bactérias independentes. - Para células vegetais – Cloroplastos, que realizam fotossíntese, fazendo ATP e açúcar da luz solar e do ar.
Cloroplastos também têm seu próprio DNA, sugerindo que podem ter se originado como bactérias fotossintéticas. - Núcleo – Nas células eucarióticas, o núcleo contém as plantas essenciais do DNA e as instruções de operação da célula.
Pensa-se que o envelope nuclear fornece uma camada extra de protecção para o DNA contra toxinas ou invasores que o possam danificar.
Desconhece se o núcleo também pode ter sido um procariotas endosibiótico de uma vez, ou se a sua membrana simplesmente evoluiu como uma camada extra de protecção para o DNA da célula. - Retículo Endoplásmico – Esta membrana interna complexa é um importante local de criação de proteínas para as células. A origem evolutiva do retículo endoplásmico não é conhecida.
- Aparelho de Golgi – Este complexo de membrana interna pode ser pensado como o retículo endoplásmico dos “correios”. Ele recebe proteínas das ER, as embalagens e os “rótulos” anexando açúcares conforme necessário, e depois os envia para seus destinos finais!
- Outros – Muitas células eucarióticas podem criar “sacos” temporários de membrana interna, chamados “vacúolos”, para armazenar resíduos, ou para embalar materiais importantes.
Algumas células, por exemplo, têm vacúolos especiais chamados “lisossomos” que estão cheios de substâncias corrosivas e enzimas digestivas. As células simplesmente despejam o seu “lixo” em lisossomas, onde o ambiente agressivo os decompõe em componentes mais simples que podem ser reutilizados!
Exemplos de Células
Arquebactérias
Como mencionado acima, as arquebactérias são uma forma muito antiga de células procarióticas. Os biólogos realmente colocam-nas em seu próprio “domínio” de vida, separadas de outras bactérias.
As formas-chave em que as arquebactérias diferem de outras bactérias incluem:
- Suas membranas celulares, que são feitas de um tipo de lipídio não encontrado em nenhuma das bactérias ou membranas de células eucarióticas.
- As suas enzimas de replicação de DNA, que são mais semelhantes às das eucariotas do que às das bactérias, sugerindo que as bactérias e arquebactérias estão apenas distantemente relacionadas, e as arquebactérias podem na verdade estar mais intimamente relacionadas connosco do que com as bactérias modernas.
- Algumas arquebactérias têm a capacidade de produzir metano, que é um processo metabólico não encontrado em nenhuma bactéria ou em nenhuma eucariota.
Os atributos químicos únicos das arquebactérias permitem-lhes viver em ambientes extremos, tais como água sobreaquecida, água extremamente salgada, e alguns ambientes que são tóxicos para todas as outras formas de vida.
Os cientistas ficaram muito excitados nos últimos anos com a descoberta de Lokiarchaeota – um tipo de arquebactérias que partilha muitos genes com eucariotas que nunca antes tinham sido encontrados em células procarióticas!
Pensa-se agora que Lokiarchaeota pode ser o nosso parente vivo mais próximo no mundo procariótico.
Bactérias
É muito provável que esteja familiarizado com o tipo de bactéria que o pode deixar doente. De facto, agentes patogénicos comuns como Streptococcus e Staphylococcus são células bacterianas procarióticas.
Mas também existem muitos tipos de bactérias úteis – incluindo as que decompõem os resíduos mortos para transformar materiais inúteis em solo fértil, e bactérias que vivem no nosso próprio aparelho digestivo e nos ajudam a digerir os alimentos.
Células bacterianas podem ser encontradas comumente vivendo em relações simbióticas com organismos multicelulares como nós, no solo, e em qualquer outro lugar que não seja extremo demais para viver!
Células vegetais
Células vegetais são células eucarióticas que fazem parte de organismos multicelulares, fotossintéticos.
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Células vegetais têm organelas cloroplásticas, que contêm pigmentos que absorvem fotões de luz e colhem a energia desses fotões.
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Os cloroplásticos têm a notável capacidade de transformar a energia da luz em combustível celular, e usar essa energia para tirar dióxido de carbono do ar e transformá-lo em açúcares que podem ser usados por seres vivos como combustível ou material de construção.
Além de terem cloroplastos, as células vegetais também têm tipicamente uma parede celular feita de açúcares rígidos, para permitir que os tecidos vegetais mantenham suas estruturas verticais, tais como folhas, caules e troncos de árvores.
As células vegetais também têm as organelas eucarióticas usuais, incluindo um núcleo, retículo endoplasmático, e o aparelho de Golgi.
Células anímicas
Para este exercício, vamos olhar para um tipo de célula animal que é de grande importância para você: sua própria célula hepática.
Como todas as células animais, tem mitocôndrias que realizam a respiração celular, transformando oxigênio e açúcar em grandes quantidades de ATP para alimentar as funções celulares.
Tem também os mesmos organelos que a maioria das células animais: um núcleo, retículo endoplasmático, aparelho de Golgi, etc..
Mas como parte de um organismo multicelular, a sua célula hepática também expressa genes únicos, que lhe conferem traços e capacidades únicas.
As células hepáticas em particular contêm enzimas que quebram muitas toxinas, que é o que permite ao fígado purificar o seu sangue e quebrar os perigosos resíduos corporais.
A célula hepática é um excelente exemplo de como os organismos multicelulares podem ser mais eficientes por terem diferentes tipos de células a trabalhar em conjunto.
O seu corpo não poderia sobreviver sem células hepáticas para decompor certas toxinas e resíduos, mas a própria célula hepática não poderia sobreviver sem células nervosas e musculares que ajudam a encontrar alimentos, e um tracto digestivo para decompor esses alimentos em açúcares facilmente digeríveis.
E todos estes tipos de células contêm a informação para fazer todos os outros tipos de células! É simplesmente uma questão de quais genes são ligados “on” ou “off” durante o desenvolvimento.
- Epigenética – O processo pelo qual os genes são ligados “on” ou “off” pela adição ou remoção de grupos químicos de partes do cromossoma.
- Eukaryotes – Células complexas com múltiplos cromossomas e organelas internas como mitocôndrias, cloroplastos e núcleos.
- Prokaryotes – Organismos unicelulares com estrutura simples, tipicamente com um cromossoma e sem organelas internas.
Quiz
1. Qual das seguintes funções NÃO é uma função essencial que todos os seres vivos devem desempenhar?
A. Um ser vivo deve reproduzir-se.
B. Um ser vivo deve ser capaz de manter o seu ambiente interno, independentemente de mudanças externas.
C. Um ser vivo tem de responder às mudanças no seu ambiente.
D. Nenhuma das anteriores.
2. Qual das seguintes NÃO é um tipo de célula procariótica?
A. Arquebactérias
B. Bactéria Staphylococcus
C. Bactérias Streptococcus
D. Célula hepática
3. Qual das seguintes células NÃO é uma organela de células eucarióticas?
A. Plasmídeo
B. Núcleo
C. Mitocôndria
D. Cloroplasto