Estrutura celular

As células são muito pequenas, então não se pode vê-las apenas com os olhos. Usa-se um microscópio para obter uma imagem maior delas. O primeiro tipo encontrado é o microscópio óptico. Ele projeta luz através de uma lâmina fina (o material observado) e usa lentes de vidro para aumentar a visão.

Preparando uma lâmina e desenhar o que você vê

Para observar material vivo, faz-se uma preparação temporária. Coloca-se um pequeno pedaço fino do material em uma lâmina de vidro, adiciona-se uma gota de corante (líquido colorido que facilita a visualização das partes) e depois abaixa-se uma lâmina de cobertura fina por cima para achatá-lo e excluir o ar.

Quando você desenha células de uma lâmina ou de uma fotografia, siga regras simples:

• use um lápis bem afiado e linhas claras e únicas (sem sombreamento).
• desenhe apenas o que você realmente consegue ver, com as partes nas proporções corretas.
• rotule as partes com linhas retas que não se cruzam.

Aumento e tamanho real

Aumento indica quantas vezes a imagem é maior que o objeto real. Não possui unidade. Calcula-se com uma equação:

Você pode rearranjar isso para encontrar qualquer valor a partir dos outros dois:

O topo e a base da fração devem usar a mesma unidade. Células são minúsculas, então você trabalha com unidades pequenas:

• $1\ \text{mm} = 1000\ \text{micrometre}$ (µm)
• $1\ \text{µm} = 1000\ \text{nanometre}$ (nm)
• então $1\ \text{mm} = 1\,000\,000\ \text{nm}$.

Exemplo resolvido. Em uma fotomicrografia com aumento de $5000$, um cloroplasto mede $25\ \text{mm}$ de largura. Seu tamanho real é

A mesma equação funciona para desenhos, fotomicrografias (fotos tiradas através de microscópio de luz) e micrografias eletrônicas (as fotos mais detalhadas, explicadas abaixo). Sempre converta para a mesma unidade primeiro, depois divida.

Exemplo resolvido (uma barra de escala). Uma micrografia eletrônica tem uma barra de escala identificada como $1\ \mu\text{m}$; a barra mede $20\ \text{mm}$ com uma régua. Encontre a ampliação e, em seguida, o comprimento real de uma mitocôndria que mede $48\ \text{mm}$ na imagem. Converta: $20\ \text{mm} = 20\,000\ \mu\text{m}$. Ampliação $= 20\,000 \div 1 = \times 20\,000$. Comprimento real $= 48\,000\ \mu\text{m} \div 20\,000 = 2.4\ \mu\text{m}$. Apresente a ampliação com o mesmo número de algarismos significativos dos dados, com um sinal de × e sem unidade.

Retículo ocular e micrômetro de palco

Para medir uma célula real sob o microscópio, você usa uma grade ocular — uma pequena escala dentro da lente ocular. Suas divisões não têm tamanho fixo, então primeiro você deve calibrá-las (descobrir o valor de cada divisão).

Você calibra usando um micrômetro de palco — uma lâmina especial com uma escala precisa (frequentemente $1\ \text{mm}$ dividido em $100$ partes, então cada parte vale $10\ \text{µm}$). Alinhe as duas escalas, conte quantas divisões da grade cabem em um comprimento conhecido e divida. Uma vez calibrado, você pode trocar pela sua amostra e medi-la com a grade.

Exemplo resolvido. Com a objetiva de ×40, 40 unidades da ocular alinham-se exatamente com 10 divisões de um micrômetro de platina cujas divisões medem $10\ \mu\text{m}$ cada uma. (a) Encontre o valor de uma unidade da ocular. (b) Uma célula mede 16 unidades da ocular de comprimento. Encontre seu comprimento real. (a) 10 divisões $= 10 \times 10 = 100\ \mu\text{m}$, portanto uma unidade da ocular $= 100 \div 40 = 2.5\ \mu\text{m}$. (b) $16 \times 2.5 = 40\ \mu\text{m}$. Com uma objetiva diferente, o valor de uma unidade da ocular muda, portanto o retículo deve ser calibrado novamente. Meça várias células e calcule a média.

Resolução e aumento

Essas duas palavras são fáceis de confundir. O examinador dá pontos pela diferença.

• Aumento é quantas vezes maior a imagem é em relação ao objeto.
• Resolução é a menor distância entre dois pontos que ainda permite vê-los como dois pontos separados.

Aumentar uma imagem nem sempre mostra mais detalhes. Passado certo ponto, você apenas obtém uma imagem maior e borrada. A resolução define o limite real de detalhes.

Um microscópio de luz tem resolução mais baixa porque a luz tem um comprimento de onda relativamente longo. Um microscópio eletrônico usa feixes de elétrons em vez de luz. Elétrons têm um comprimento de onda muito menor, então a resolução é muito maior e você pode ver estruturas muito pequenas dentro da célula. Existem dois tipos: varredura (mostra a superfície em 3D) e transmissão (passa elétrons por uma fatia fina para mostrar detalhes internos).

Um microscópio óptico pode mostrar o núcleo, os cloroplastos e, com dificuldade, as mitocôndrias, mas não os ribossomos, o retículo endoplasmático ou os detalhes das membranas, que medem menos de 200 nm de largura. Esses detalhes da ultraestrutura só podem ser vistos com um microscópio eletrônico.

Células vegetais e animais são células eucariotas: seu DNA está contido dentro de um núcleo. Dentro da célula há muitas pequenas estruturas chamadas organelas, cada uma com sua própria função. O fluido gelatinoso ao redor delas é o citoplasma.

*Uma célula vegetal também possui parede celular, cloroplastos e um grande vacúolo

Em uma fotomicrografia ou micrografia eletrônica você identifica organelas por sua forma, tamanho e posição; em um desenho você mostra seus contornos e os rotula.

As células usam ATP produzido na respiração como sua fonte de energia para cada tarefa que requer energia, como fazer proteínas, mover coisas e se dividir.

Como as organelas trabalham juntas: produção e secreção de uma proteína.

1. O gene da proteína é transcrito no núcleo; o RNAm sai por um poro nuclear.
2. Os ribossomos do retículo endoplasmático rugoso traduzem o RNAm, e a proteína entra no espaço interno do retículo endoplasmático rugoso, onde é dobrada.
3. A proteína é transportada em uma vesícula que brota do retículo endoplasmático rugoso e se funde ao complexo de Golgi.
4. No complexo de Golgi, a proteína é modificada (por exemplo, adiciona-se um carboidrato para formar uma glicoproteína) e empacotada em novas vesículas.
5. As vesículas se deslocam ao longo dos microtúbulos até a membrana plasmática, fundem-se a ela e liberam a proteína para fora da célula (exocitose).
6. As mitocôndrias fornecem o ATP para a síntese de proteínas e para o transporte das vesículas.

As células que secretam muita proteína, como as células do pâncreas que produzem enzimas digestivas, possuem muito retículo endoplasmático rugoso, um complexo de Golgi grande e muitas mitocôndrias.

Reconhecimento de organelas em uma micrografia eletrônica. O núcleo é a maior estrutura, com uma região mais escura (o nucléolo) e uma membrana dupla com poros. As mitocôndrias são ovais, medem cerca de $1$–$5\ \mu\text{m}$ de comprimento e têm membranas internas dobradas (cristas). O retículo endoplasmático rugoso parece formado por linhas paralelas pontilhadas de pequenos pontos pretos (ribossomos); o retículo endoplasmático liso não tem pontos e se parece mais com tubos. O complexo de Golgi é uma pilha de sacos curvos e achatados, com pequenas vesículas arredondadas nas bordas. Os cloroplastos são maiores que as mitocôndrias e têm pilhas de tilacoides (grana).

Comparando células vegetais e animais

Ambas possuem membrana plasmática, citoplasma, núcleo, mitocôndrias, ribossomos, RE e corpo de Golgi.

Uma célula procariótica, como uma bactéria, é muito menor e mais simples do que uma célula eucariótica. Suas características principais são:

• unicelular — é uma única célula.
• geralmente $1$–$5\ \text{µm}$ de diâmetro.
• parede celular feita de peptidoglicano (não celulose).
• DNA circular livre no citoplasma — não há núcleo.
• $70\text{S}$ ribossomos (menores que os $80\text{S}$ no citoplasma dos eucariotos).
• nenhum organelo envolto por membrana dupla — então sem núcleo, sem mitocôndrias e sem cloroplastos.

Comparando células procarióticas e eucarióticas

Todos os vírus são não celulares — não são compostos por células. Cada vírus é construído a partir de apenas duas ou três partes:

• um núcleo de ácido nucleico, que é ou DNA ou RNA (nunca ambos).
• uma capa proteica ao redor do núcleo chamada capsídeo.
• em alguns vírus, uma envelope externa feita de fosfolipídios.

Um vírus não tem citoplasma, organelas nem ribossomos. Ele não consegue respirar nem produzir suas próprias proteínas. Só consegue fazer cópias de si mesmo dentro de uma célula hospedeira viva, por isso fica no limite do que chamamos de “vivo”.

Erros comuns.

• Dizer que maior aumento sempre mostra mais detalhes. Os detalhes são limitados pela resolução; aumentar além dela resulta em uma imagem maior, mas borrada.
• Dizer que os microscópios eletrônicos são melhores “porque ampliam mais”. O principal motivo é que os elétrons têm um comprimento de onda menor, por isso a resolução é maior.
• Medir com uma grelha ocular sem calibrá-la. Suas divisões não têm tamanho fixo; calibre contra um micrômetro de palco em cada objetiva, pois o valor muda com o aumento.
• Dizer que ribossomos são organelas delimitadas por membrana. Ribossomos não possuem membrana, sendo por isso encontrados em procariotas.
• Dizer que as mitocôndrias “produzem energia”. Elas liberam energia pela respiração e a utilizam para produzir ATP.
• Dizer que bactérias têm parede celular de celulose. A parede celular bacteriana é feita de peptidoglicano.
• Descrever um vírus com membrana celular, citoplasma ou ribossomos. Um vírus não é uma célula: apenas ácido nucleico num capsídeo, às vezes com envelope.
• Dar uma ampliação com unidade. A ampliação não tem unidade: escreva $\times 20\,000$.

• Ampliação $=$ tamanho da imagem $\div$ tamanho real — converta as unidades primeiro ($\text{mm} \leftrightarrow \mu\text{m} \leftrightarrow \text{nm}$), depois reorganize para qualquer valor desconhecido.
• Diferencie ampliação (quantas vezes maior) de resolução (menor distância ainda vista como dois pontos); microscópios eletrônicos têm maior resolução porque elétrons têm comprimento de onda mais curto.
• Dê a cada organela um par de estrutura + função (ex. mitocôndria: membrana interna dobrada → respiração aeróbica).
• Declare as diferenças procarioto vs eucarioto exatamente: sem núcleo, ribossomos menores (70S), sem organelos membranosos, DNA circular.
• Vírus são não células (acelulares) — descreva-os apenas por capsídeo, material genético e (às vezes) envelope.