As células foram descobertas em 1665 pelo inglês Robert Hooke. Ao examinar num microscópio rudimentar, numa lâmina de cortiça, Hooke verificou que ela era constituída por cavidades poliédricas, às quais chamou de células (do latim cella, pequena cavidade). Na realidade Hooke observou paredes de células vegetais mortas.
As células são envolvidas pela membrana celular e preenchidas com uma solução aquosa concentrada de substâncias químicas, o citoplasma em que se encontram dispersos organelos (por vezes escrito organelas, organoides, orgânulos ou organitos).
As formas mais simples de vida são organismos unicelulares que se propagam por cissiparidade. As células podem também constituir arranjos ordenados, os tecidos.
De acordo com a organização estrutural, as células são divididas em:
- Células Procariontes
- Células Eucariontes
Células Procariontes
Estas células são desprovidas de mitocôndrias, plastídios, complexo de Golgi, retículo endoplasmático e sobretudo cariomembrana o que faz com que o DNA fique disperso no citoplasma.
A este grupo pertencem seres unicelulares ou coloniais:
- Bactérias
- Cianófitas (algas cianofíceas, algas azuis ou ainda Cyanobacteria)
- PPLO ("pleuro-pneumonia like organisms")
Células incompletas
Diferem dos vírus por apresentarem:
- conjuntamente DNA e RNA;
- parte da máquina de síntese celular necessária para reproduzirem-se;
- uma membrana semipermeável, através da qual realizam as trocas com o meio envolvente.
Células Eucariontes
É altamente provável que estas células tenham surgido por um processo de aperfeiçoamento contínuo das células procariontes.
Não é possível avaliar com precisão quanto tempo a célula "primitiva" levou para sofrer aperfeiçoamentos na sua estrutura até originar o modelo que hoje se repete na imensa maioria das células, mas é provável que tenha demorado muitos milhões de anos. Acredita-se que a célula "primitiva" tivesse sido bem pequena e para que sua fisiologia estivesse melhor adequada à relação tamanho × funcionamento era necessário que crescesse.
Acredita-se que a membrana da célula "primitiva" tenha emitido internamente prolongamentos ou invaginações da sua superfície, os quais se multiplicaram, adquiriram complexidade crescente, conglomeraram-se ao redor do bloco inicial até o ponto de formarem a intrincada malha do retículo endoplasmático. Dali ela teria sofrido outros processos de dobramentos e originou outras estruturas intracelulares como o complexo de Golgi, vacúolos, lisossomos e outras.
Quanto aos cloroplastos (e outros plastídios) e mitocôndrias, atualmente há uma corrente de cientistas que acreditam que a melhor teoria que explica a existência destes orgânulos é a Teoria da Endossimbiose, segundo a qual um ser com uma célula maior possuía dentro uma célula mais pequena mas com melhores características, fornecendo uma o refúgio à mais pequena e esta a capacidade de fotossintetizar ou de sintetizar proteínas com interesse para a outra.
Nesse grupo encontram-se:
- Células Vegetais (com cloroplastos e com parede celular; normalmente, apenas, um grande vacúolo central)
- Células Animais (sem cloroplastos e sem parede celular; vários pequenos vacúolos)
Desenho de uma célula (clique para ampliar)
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Orgânulos:
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Outros componentes celulares:
- Cílios e Flagelos
- Cromossomos
Cílio (citologia)
Em biologia, cílios são apêndices das células eucarióticas com movimento constante numa única direção. Este nome provém do latim, com o significado de pestana, pela sua similaridade aparente.Os cílios são estruturalmente idênticos aos flagelos e, por essa razão, estes termos são muitas vezes usados para as mesmas estruturas. No entanto, geralmente usa-se o termo cílios nos casos em que eles são numerosos e curtos.
Os cílios encontram-se em todas as espécies de animais excepto nos artrópodes e nematoides. São raros nas plantas, mas ocorrem, por exemplo, nas cicadáceas. Os protozoários com cílios (por exemplo, do filo Ciliophora ou ciliados) usam-nos na locomoção ou simplesmente para moverem o líquido em que se encontram.
O ser humano e os outros mamíferos têm células ciliadas no revestimento interno da traqueia e brônquios, que servem para reter muco e poeira que poderiam prejudicar os pulmões, e também nos ovidutos, onde eles ajudam o óvulo a mover-se do ovário para o útero.
Cada cílio é formado por uma membrana que protege uma matriz de nove microtúbulos que rodeia um núcleo central de dois microtúbulos. Normalmente chama-se a este tipo de organização uma estrutura 9 + 2.
Flagelo
Em biologia, chamam-se flagelos a apêndices das células vivas, em forma de filamentos, que servem para a sua locomoção (no caso de organismos unicelulares - flagelados) ou para promover o movimento da água ou outros fluidos no interior do organismo, quer no processo da alimentação, quer na excreção.Os diferentes reinos em que se dividem os organismos vivos têm diferentes tipos de flagelos:
- o flagelo bacteriano;
- o flagelo arqueano; e
- o flagelo eucariótico.
Flagelo bacteriano
O flagelo bacteriano é ativado por um “motor” rotativo composto de proteínas, localizado no ponto da membrana interna onde o flagelo tem a sua origem, e é movido por um fluxo de protões, causado por um gradiente de concentrações originado pelo metabolismo da célula (nas espécies de Víbrio o motor é uma bomba de sódio). The rotor transporta prótons através da membrana, sendo ativado nesse processo e é capaz de operar a
Nas bactérias, os componentes do flagelo podem organizar-se espontaneamente, uma vez que, tanto a estrutura basal como o filamento têm um centro oco, através do qual as proteínas do flagelo se movem para as suas respectivas posições. A estrutura basal tem muitas características em comum com certos tipos de poro secretor, que têm igualmente uma estrutura oca que se estende para fora da célula e pensa-se que o flagelo bacteriano pode ter sido o resultado da evolução destes poros.
Diferentes espécies de bactérias têm diferentes números e organização dos flagelos:
- As bactérias monótricas possuem um único flagelo;
- As lofótricas têm múltiplos flagelos localizados num único ponto da superfície da célula e movem-se em sincronia para impelir a bactéria numa determinada direção;
- As anfítricas têm um flagelo em cada extremidade da célula, mas apenas um deles opera de cada vez, permitindo à bactéria mudar de direção rapidamente, operando um flagelo e parando o outro;
- As perítricas possuem flagelos em toda a superfície da célula.
O flagelo polar das bactérias monótricas roda geralmente no sentido inverso, empurrando a célula para uma direção, ficando o flagelo para trás mas periodicamente o sentido da rotação é invertido, causando um "solavanco" que permite a reorientação da célula.
Flagelo arqueano
- O flagelo bacteriano é impulsionado por um fluxo de íons H+ (ou Na+), enquanto que o arquaeano é impulsionado por ATP (a energia química das células vivas);
- Enquanto que os flagelos bacterianos rodam independentemente uns dos outros, os flagelos arqueanos são compostos de feixes de filamentos que rodam como uma unidade;
- Os flagelos bacterianos crescem pela adição de unidades de flagelina na extremidade, quando que os arquaeanos crescem pela adição daquelas unidades na base; isto provém do facto dos flagelos bacterianos serem mais espessos que os arqueanos e terem um "tubo" por onde as unidades de flagelina podem chegar à extremidade, enquanto que o flagelo arqueano é demasiado estreito para permitir esta “migração.
Flagelo Eucariótico
É formado por um conjunto de nove pares de microtúbulos que rodeiam dois outros microtúbulos, o axonema. Na base do flagelo, por dentro da membrana celular, existe um corpo basal ou cinetossoma, com cerca de 500 nanômetros de comprimento. O movimento do flagelo é provocado por energia química, na forma de ATP, que a célula transmite à proteína dineína, que liga os microtúbulos, fazendo-os deslisar uns contra os outros.
Algumas células têm flagelos, geralmente mais pequenos, organizados em filas compactas chamadas cinécias, que são os verdadeiros cílios e que normalmente se movem em sincronia.
Cromossomo
Figura 1:: Cromossomo. (1) Cr omatídeo. Cada um dos dois braços idênticos dum cromossomo depois da fase S. (2) Centrômero. O ponto de ligação de dois cromatídios, onde se ligam os microtúbulos. (3) Braço curto. (4) Braço longo.
Um cromossomo ou cromossoma é uma longa sequência de DNA, que contém vários genes, e outras sequências de nucleótidos com funções específicas nas células dos seres vivos.Nos cromossomos dos eucariontes, o DNA encontra-se numa forma semi-ordenada dentro do núcleo celular, agregado a proteínas estruturais, as histonas (Fig. 1), e toma a designação de cromatina. Os procariontes não possuem histonas nem núcleo. Na sua forma não-condensada, o DNA pode sofrer transcrição, regulação e replicação.
Durante a mitose (ver divisão celular), os cromossomos encontram-se condensados e têm o nome de cromossomos metafásicos e é a unica ocasião em que se podem observar com um microscópio óptico.
O primeiro investigador a observar cromossomos foi Karl Wilhelm von Nägeli em 1842 e o seu comportamento foi descrito em detalhe por Walther Flemming em 1882. Em 1910, Thomas Hunt Morgan provou que os cromossomos são os portadores dos genes.
Cromossomos dos eucariontes
Cromossomos dos procariontes
Cromatina
- Eucromatina, que consiste em DNA ativo, ou seja, que se pode expressar como proteínas, e
- Heterocromatina, que consiste em DNA inativo e que parece ter funções estruturais durante o ciclo celular. Podem ainda distinguir-se dois tipos de heterochromatin:
- Heterocromatina constitutiva, que nunca se expressa como proteínas e que se encontra localizada à volta do centrômero (contém geralmente sequências repetitivas); e
- Heterocromatina facultativa, que, por vezes, se expressa.
Figura 2:: Diferentes níveis de condensação do DNA. (1) Cadeia simples de DNA . (2) Filamento de cromatina (DNA com histonas). (3) Cromatina condensada em interfase com centrômeros. (4) Cromatina condensada em prófase. (Existem agora duas cópias da molécula de DNA) (5) Cromossoma em metáfase.
Nos primeiros estados da mitose, os filamentos de cromatina tornam-se cada vez mais condensados. Eles deixam de funcionar como material genético acessível e formam uma estrutura muito condensada. Eventualmente, os dois cromatídios (filamentos de cromatina condensada) tornam-se visíveis como um cromossoma, ligados no centrômero.Microtúbulos longos associam-se ao centrômero e a dois extremos opostos da célula. Durante a mitose, os microtúbulos separam os cromatídios e puxam-nos em direções opostas, de maneira a que cada célula filha herde um conjunto de cromatídios. Após a divisão das células, os cromatídios descondensam-se e podem funcionar de novo como cromatina. Apesar da sua aparência os cromossomas têm uma estrutura complexa (Fig. 2).
Por exemplo, os genes com funções similares estão muitas vezes juntos no núcleo, mesmo que estejam bastante distanciados no cromossoma. O curto braço de um cromossoma pode ser esticado por um cromossoma satélite que contém informação para codificar RNA ribossômico.
Números de cromossomos em diferentes espécies
| Espécie |
# de cromossomos
| Espécie |
# de cromossomos
| |
Drosófila
|
8
|
Humano
|
46
| |
Centeio
|
14
|
Macaco
|
48
| |
Cobaio
|
16
|
Carneiro
|
54
| |
Rôla
|
16
|
Cavalo
|
64
| |
Caracol
|
24
|
Galo
|
78
| |
Minhoca
|
32
|
Carpa
|
104
| |
Porco
|
40
|
Borboleta
|
~380
| |
Trigo
|
42
|
Samambaia
|
~1200
|
Os membros normais de uma espécie em particular possuem todos o mesmo número de cromossomas (Tabela 1). As espécies que se reproduzem assexuadamente têm um conjunto de cromossomas, que é igual em todas as células do corpo. As espécies que se reproduzem sexuadamente têm células somáticas, que são diplóides [2n] (têm dois conjuntos de cromossomas, um proveniente da mãe e outro do pai) ou poliplóides [Xn] (têm mais do que dois conjuntos de cromossomas), e gâmetas (células reprodutoras), que são haplóides [n] (têm apenas um conjunto de cromossomas). Os gâmetas são produzidos por meiose de uma célula diplóide da linha germinativa. Durante a meiose, os cromossomas correspondestes do pai e da mãe podem trocar pequenas partes de si próprios (crossing-over), e assim criar novos cromossomas que não foram herdados unicamente de um dos progenitores. Quando um gâmeta masculino e um gâmeta feminino se unem (fertilização), forma-se um novo organismo diplóide.
Cariótipo
Aberrações cromossômicas
- Anomalia cromossômica ou displasia cromossômica parcial (malformação), que resultam normalmente de um crossover anormal. Alguns exemplos são:
- Síndrome Cri-du-Chat, que é causada pela deleção de parte do braço curto do cromossoma 5. As vítimas emitem sons agudos que se assemelham ao miado de um gato. Têm os olhos afastados, cabeça e maxilar pequenos e atraso mental.
- Síndrome de Wolf-Hirschhorn, que é causada pela deleção parcial do braço curto do cromossoma 4. É caracterizada por crescimento tardio acentuado e deficiência mental.
- Falta ou excesso de cromossomas, chamada aneuploidia, que resulta de uma segregação cromossômica incompleta e está muitas vezes relacionada com o cancro. Alguns exemplos são:
- Síndrome de Down (um cromossoma
21 a mais). Também é conhecida como mongolismo ou trissomia 21. Os sintomas são controle muscular diminuído, crânio assimétrico, olhos oblíquos e atraso mental.
- Síndrome de Klinefelter (XXY). Os homens com síndrome de Klinefelter são normalmente estéreis. Apresentam estatura elevada, membros mais longos que o normal, hipogonadismo e algum desenvolvimento mamário. É comum a presença de atraso motor, de linguagem, problemas de aprendizagem. Outros problemas psiquiátricos podem estar relacionados com a síndrome mas ainda precisam ser mais bem relatados.
- Síndrome de Turner (X em vez de XX ou XY). Na síndrome de Turner, as características sexuais femininas existem mas subdesenvolvidas. As pessoas que sofrem de síndrome de Turner têm muitas vezes pequena estatura, testa estreita, características oculares e desenvolvimento ósseo anormais, nomeadamente no peito (pectus excavatum).
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