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AGRUPAMENTO DE ESCOLAS

DE MONTEMOR-O-NOVO

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Curso de Tcnico de Produo Agrria Biologia Ano letivo 2014/15

1

Mdulo 1: Organizao Biolgica da Clula Biosfera

Objetivos:

Distinguir componentes biticos e abiticos num ecossistema, descrevendo exemplos que

ilustrem a sua interdependncia.

Reconhecer e valorizar a diversidade biolgica que caracteriza um ecossistema.

Identificar causas que podem contribuir para a extino de espcies, bem como possveis

implicaes desse facto para o ecossistema.

Identificar e distinguir condutas pessoais e/ou coletivas, bem como suas implicaes ao nvel

do equilbrio dos ecossistemas e da conservao das espcies.

Compreender que os sistemas vivos se encontram organizados em nveis estruturais de

complexidade crescente.

Reconhecer a clula como unidade estrutural e funcional de todos os seres vivos e que essa

unidade tambm se revela a nvel molecular.

Interpretar imagens de clulas/tecidos ao microscpio tico composto, identificando

membrana celular, citoplasma e ncleo (e eventuais rgos locomotores como clios ou

flagelos).

Montar preparaes extemporneas e observ-las ao microscpio tico (pelo menos em

duas ampliaes) em condies de segurana.

Conhecer os constituintes bsicos dos seres vivos e exemplos do papel que desempenham.

Observar, distinguir e identificar seres vivos (recolhidos, conservados ou suas imagens) com

recurso a bibliografia ou critrios simples previamente estabelecidos.

Usar fontes diversificadas para pesquisar, organizar e sintetizar informao.

Analisar e comunicar resultados de trabalhos prticos de forma organizada e diversificada

(deforma oral ou escrita; recorrendo a esquemas legendados, tabelas e mapas de conceitos

simples).

mbito dos contedos:

1. Diversidade na Biosfera

2. Organizao biolgica: Da clula Biosfera

3. A Clula: Unidade estrutural e funcional dos seres vivos

3.1. Microscopia e organizao celular

3.1.1. A clula ao microscpio tico composto - observao e estudo

comparativo da estrutura geral das clulas animais e vegetais

3.1.2. A clula ao microscpio eletrnico ultra-estrutura celular

3.2. Organitos celulares principais funes

4. Biomolculas Constituintes bsicos da matria viva.


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1. Diversidade na Biosfera

A terra um sistema constitudo por um conjunto de componentes (subsistemas) que

interagem entre si.

Um sistema corresponde a uma parte do universo constituda por massa e energia que

se considere separadamente. Num sistema, os vrios componentes (subsistemas) interagem

de modo organizado.

Atendendo s interaes, ao nvel da matria e da energia que podem existir entre um

sistema e o seu meio envolvente, podemos considerar trs tipos de sistemas: sistema isolado,

sistema fechado e sistema aberto (fig. 1).

Fig. 1 Tipos de sistemas.

A terra recebe diariamente a energia emanada pelo sol, a qual utilizada em vrios

processos biolgicos e geolgicos, e transfere energia para o espao sob a forma de radiao

trmica.

Muitos autores, consideram-na um sistema fechado uma vez que, atualmente, as

transferncias de matria so insignificantes quando comparadas com a massa do nosso

planeta (5,26 x 1021 toneladas).

Outros autores classificam-na como um sistema aberto, por considerarem que essas

transferncias existem e podem ter um papel importante no equilbrio terrestre. A tualmente

estima-se que 300 toneladas de poeiras vindas do espao atinjam a terra. (Fig.2)

Isolado Fechado Aberto

Sistema

Quando no efetua trocas

de matria nem de energia

com o exterior.

Quando efetua trocas de

energia com o exterior

(mas no de matria).

Quando efetua trocas de

matria e de energia com o

exterior.

pode ser


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Fig. 2 Sistema Terra

A terra constituda por quatro subsistemas a biosfera, a geosfera, a hidrosfera e a

atmosfera, que interagem entre si.

Fig. 3 Subsistemas terrestres.

Matria

csmica

Calor interno

da terra Energia solar

Energia trmica

i rradiada

Sistema terra

Geosfera Biosfera Hidrosfera Atmosfera

Parte slida

da terra.

Conjunto

dos

ambientes

terrestres e

dos seres

vivos que

neles

habitam.

Constituda

pelos

reservatrios

de gua que

existem na

terra.

Camada

gasosa que

envolve os

outros

subsistemas.

constitudo por


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A geosfera representada pela parte slida da terra, quer a parte superficial ( qual se

d o nome de litosfera), quer a parte mais profunda. As rochas e os solos fazem parte deste

subsistema. A geosfera serve de suporte a grande parte da vida terrestre, fornecendo muitos

dos materiais necessrios manuteno dessa vida. As plantas terrestres, por exemplo,

captam do solo grande parte dos seus nutrientes. Muitos dos produtos resultantes da

decomposio dos cadveres e restos de seres vivos ficam integrados na geosfera.

A hidrosfera constituda por toda a gua que existe na terra, esteja ela no estado

lquido ou no estado slido (criosfera). Os oceanos, os mares, os rios, os lagos, os glaciares, e

as guas subterrneas fazem parte da hidrosfera. A gua movimenta-se na natureza passando

sucessivamente de um reservatrio a outro, constituindo esse movimento o ciclo da gua ou

ciclo hidrolgico.

A atmosfera formada pela camada gasosa que envolve os outros subsistemas,

podendo tambm penetrar nesses subsistemas.

A biosfera constituda por todas as formas de vida, desde as mais simples (ex

bactria) s mais complexas (ex homem), e ambientes por elas ocupados.

Ao longo da histria da terra verificou-se uma evoluo de todos estes subsistemas

(Fig.4). Quando um destes subsistemas sofre uma perturbao, os restantes tambm so

afetados, pois so sistemas abertos, que interagem entre si. Por exemplo, uma alterao

climtica (atmosfera) que resulte em perodos de seca prolongada, ir afetar a distribuio e o

desenvolvimento dos organismos (biosfera) bem como os nveis dos reservatrios de gua

(hidrosfera) na regio afetada. Na natureza no existem sistemas fechados.

Fig. 4 Evoluo da composio atmosfrica at atualidade.


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A terra formou-se h cerca de 4600 milhes de anos, mas foram precisas cerca de seis

centenas de milhes de anos para que se criassem as condies ideais para o aparecimento

das primeiras formas de vida e posterior processo evolutivo (Fig. 5). Inicialmente seriam seres

formados s por uma clula unicelulares, estruturalmente simples, provavelmente

semelhantes s bactrias atuais. Nos milhes de anos seguintes, surgiram e desenvolveram-se

novas formas de vida, adaptadas s condies especficas dos ambientes que ocupavam.

Fig.5 Escala do tempo geolgico evidenciando a evoluo dos sistemas terrestres.

Ao longo da histria da terra apareceram muitas e diversas formas de vida, a maior

parte das quais se extinguiram. Os milhes de espcies atuais representam apenas uma

pequena frao dos seres que existiram na terra ao longo da sua histria. Esta diversidade de

formas de vida existentes, conhecidas e desconhecidas, bem como as que desapareceram ao

longo da histria de vida do planeta, constitui a biodiversidade.


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Nota:

Ecossistema (ou sistema ecolgico) =

comunidade (componente bitica) +

bitopo (componente abitica) +

interaes entre estes.

Na Terra, toda a vida est confinada a uma zona

chamada Biosfera (Fig. 6) o ecossistema global que

inclui todos os outros ecossistemas (componentes

abitica e bitica). A biosfera estende-se desde as fossas

das Marianas, no Oceano Pacfico, cujo fundo a 11.022

metros at ao cume dos Himalaias a 8.848 m, tendo em

ambos os locais sido encontrados organismos vivos.

A componente abitica dos ecossistemas, que diz respeito ao meio ambiente fsico

(disponibilidade de gua e luz, temperatura ...) est em ntima relao com a componente

bitica, representada pela comunidade de seres vivos a encontrada.

Os seres vivos que integram a comunidade bitica interagem entre si, desempenhando

papis diversos. No mbito das relaes interespecficas (Fig. 6B) que podem ser

estabelecidas, em termos alimentares, as espcies podem ser: produtores (ex: plantas e algas),

consumidores (ex: coelhos e guias) e decompositores (ex: fungos e bactrias). Outras

relaes, para alm das de predao, podem contudo ser definidas, nomeadamente as de

parasitismo, competio, comensalismo, mutualismo e simbiose.

Fig.6A - A biosfera intersecta-se com os outros sistemas terrestres.

Atmosfera

Hidrosfera

Geosfera

Biosfera


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Simbiose

Competio

Predao

Parasitismo Cooperao

Fig. 6B - Relaes inter e intraespecficas

Dentro de uma mesma espcie, os indivduos tambm estabelecem relaes entre si,

isto , relaes intraespecficas (Fig. 6B) como, por exemplo, as relaes que visam a

reproduo, as relaes de competio por alimento ou pela fmea e as relaes de

cooperao inerentes a espcies organizadas em sociedades.

Nos ecossistemas, as interaes mais significativas entre os seres vivos so as relaes

trficas. De acordo com a sua interao trfica, os organismos podem classificar-se em:

produtores, se sintetizam matria orgnica a partir da matria mineral; consumidores, se

direta ou indiretamente se alimentam dos produtores; decompositores (ou

microconsumidores), se degradam a matria orgnica.

Num Ecossistema os seres vivos esto organizados em comunidades e estas em

populaes, constituindo sistemas que se relacionam entre si trocando matria e energia. O

funcionamento e organizao de todos os sistemas permitem manter o ecossistema em

equilbrio dinmico.

A diversidade de formas de vida est diretamente relacionada com a diversidade de

ambientes ocupados pela vida, tais como florestas tropicais, desertos, montanhas, rios, lagos,

ribeiros, tufos de ervas ou mesmo um tronco de rvores apodrecido. A vida evoluiu, ento,

com os diferentes ambientes, criando novos ramos, novas espcies que constituem a grande

diversidade dos grupos atuais (Fig. 7).


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Fig. 7 rvore da vida.

Imagem extrada de http://mavit.kabunzo.com/wp-content/uploads/2009/02/arvore-da-vida2.gif

http://mavit.kabunzo.com/wp-content/uploads/2009/02/arvore-da-vida2.gif


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Ao observarmos diferentes formas de vida, ressaltam uma multiplicidade de diferenas

(tamanho, forma, comportamentos, ) mas tambm caractersticas comuns, o que lhes

confere unidade (Fig. 8).

Fig. 8 Diversidade e unidade na biosfera.

A diversidade biolgica ou biodiversidade pode ser avaliada ao nvel dos ecossistemas

diversidade ecolgica, das comunidades diversidade de espcies ou dos organismos

diversidade gentica.

Fig. 9 A biodiversidade avaliada a trs nveis de integrao distintos.

Ecolgica Especfica Gentica

Biodiversidade

relativa s associaes de

espcies (comunidades)

que podem encontrar-se

em diferentes habitats.

Refere-se ao nmero de

espcies (riqueza

especfica) e sua

abundncia relativa numa

determinada comunidade.

Refere-se variabilidade

gentica dentro e entre

populaes da mesma

espcie.


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Considera-se espcie, um conjunto de seres vivos com capacidade de se reproduzirem

entre si, produzindo descendentes frteis.

A diversidade de espcies inclui a diversidade gentica, uma vez que cada indivduo

dentro de cada espcie geneticamente diferente dos outros, ou seja, o seu material

hereditrio diferente.

Existem cerca de 1.700.000 espcies conhecidas, das quais 950.000 so de insetos

(Fig.10). Estudos recentes estimam que o nmero total de espcies do planeta possa atingir

5.500.000, embora estudos

anteriores tenham apresentado

estimativas que ultrapassavam os

30.000.000 (Fig. 11).

Fig. 10 Nmero aproximado de

espcies vivas conhecidas.

Imagem extrada de http://www.cientic.com/tema_classif_img6.html

Imagem extrada de http://www.cientic.com/tema_classif_img5.html

Fig. 11 Relao entre o nmero de espcies conhecidas e a previso do nmero de

espcies por descobrir.

http://www.cientic.com/tema_classif_img6.htmlhttp://www.cientic.com/tema_classif_img5.html


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Qual a importncia da Biodiversidade?

A existncia de biodiversidade essencial para as populaes humanas ao nvel da

agricultura e da sade mas tambm das atividades industriais e recreativas.

Ao nvel da agricultura essencial na defesa contra pestes, doenas, alteraes

climticas, na produo de novos alimentos para uma populao humana crescente e na

reproduo (muitas espcies vegetais dependem de insetos ou outros organismos para se

reproduzirem, principalmente ao nvel da polinizao).

Convm relembrar que muitos dos alimentos que consumimos tm origem em

ambientes naturais; o esforo de captura pode originar o desaparecimento da espcie em

causa e, por sua vez, comprometer outras espcies, que dela dependem.

Ao nvel da sade, os organismos podero contribuir com novos compostos com

potencial farmacolgico que podero ser utilizados no diagnstico e tratamento de doenas.

No nos podemos esquecer que muitos medicamentos so extrados ou criados a partir de

seres vivos, sendo que cerca de 40% dos medicamentos do mundo vm de plantas selvagens.

Muitos dos produtos de origem industrial que usamos no dia-a-dia tm origem em

seres vivos.

Para alm de proteger as nossas fontes de alimentos, a sade e o ambiente, a

biodiversidade providencia uma imensa quantidade de oportunidades recreativas e de valor

esttico. Os parques naturais so outra fonte de receita e de postos de trabalho. O turismo de

natureza vem assumindo uma importncia crescente em Portugal.

O que pode conduzir perda de biodiversidade ou extino de espcies?

A extino corresponde reduo gradual do nmero de indivduos de uma espcie, at ao

momento em que a mesma deixa de existir.

Segundo os especialistas acredita-se que a cada hora que passa desapaream no mundo trs

espcies, ou seja, cerca de 70 espcies por dia. O ritmo de extino atual cerca de dez mil

vezes superior aos ritmos "naturais" de extino por glaciaes ou outras catstrofes naturais

(Fig. 12). Se nos referirmos s plantas, cerca de 6% das espcies existentes esto em risco de

extino. A desflorestao o maior fator de diminuio da biodiversidade. As florestas

cobrem 28% do globo e onde vivem a maioria das espcies do planeta. A queimada de

floresta tropical para uso agrcola do solo, seguido pelo corte de madeira para mobilirio so

os maiores contribuintes para a desflorestao.


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A destruio de habitats, a poluio e a explorao de seres vivos com objetivos

comerciais pe em perigo de extino muitas espcies e a existncia de muitos habitats.

Fig. 12 Fatores de extino de espcies.

Em qualquer ecossistema os seres vivos esto ligados por um conjunto complexo de

relaes trficas, representadas sob forma de cadeias e teias alimentares ou trficas.

O desaparecimento de um elo (espcie) de uma cadeia trfica pode interferir na

dinmica do ecossistema e colocar em perigo outras espcies.

Hoje em dia h muitos seres vivos em perigo de extino, alguns dos quais em

territrio portugus (Fig. 13).

Fig. 13 - Animais em vias de extino que habitam em territrio portugus.

Nome popular: Lince-Ibrico

Nome cientf ico: Lynx pardinus

Nome popular: Lobo-Ibrico

Nome cientf ico: Canis lupus

Nome popular: Lontra

Nome cientf ico: Lutra lutra

http://3.bp.blogspot.com/_1B_1PkEAuRU/Rd6HLiE8j3I/AAAAAAAAAF4/sRiTaCSBDpM/s1600-h/Lince+Ibrico.jpg


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Muitas espcies devem a sua extino ao humana (Fig.14).

Fig.14 Animais extintos pelo homem (A: Lobo ou Tigre-da-tansmnia; B: Dd; C: Moa)

Como agir no sentido da conservao das espcies?

1 Identificar as espcies que se encontram em vias de extino - avaliao da

evoluo populacional, que reflete a variao do nmero de indivduos e a sua distribuio

espacial, analisando casos de fragmentao de habitats ou alterao de fatores externos.

2 Identificar as causas do declnio para assim conhecer quais os fatores que esto a

provocar a extino de uma espcie (ex: destruio/fragmentao do habitat, introduo de

espcies exticas, a sobre-explorao, consanguinidade).

3 Inverter a tendncia do declnio, promovendo a neutralizao e/ou remoo dos

agentes causadores de extino (ex: gesto de habitats em que se recorre a suplementos

alimentares e proteo de locais de abrigo e de reproduo; controlo de perdas

populacionais, atravs de uma correta educao ambiental e de legislao especfica; criao

de reas protegidas)

A preservao dos habitats, bem como a recuperao de reas degradadas, so

fundamentais para se poder conservar espcies ameaadas e, tambm, manter a

biodiversidade.

A criao de reas protegidas permite, em parte, preservar a riqueza dos territrios e

das espcies, desde que sejam tomadas como uma responsabilidade sria e importante para

todos.

A B

C


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2. Organizao biolgica: Da clula Biosfera

Fig. 15 Nveis de organizao biolgica.

O universo em geral, e a vida em particular, at onde se consegue saber, esto

organizados por graus de complexidade crescente. Estruturas simples interatuam para formar

unidades mais complexas, estabelecendo-se uma hierarquia.

No caso da organizao da vida, que o que nos interessa neste momento, existem

diferentes nveis de organizao biolgica (Fig. 15):

1. Qumico ou molecular - inclui tomos e molculas (ex lpidos, protenas);

2. Organelo estruturas celulares que desempenham funes especficas (ex

mitocndria, cloroplasto)

3. Celular - inclui as clulas, as unidades bsicas, estruturais e funcionais do mundo vivo

(ex clula ssea; clula muscular; ser unicelular);

4. Tecido - grupos de clulas que funcionam em conjunto desempenhando uma funo

comum (ex tecido sseo; tecido muscular da parede do estmago);

5. rgo - conjunto de vrios tecidos (ex osso; corao);

6. Sistema - conjunto de rgos com funo comum (ex esqueleto; sistema circulatrio);


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7. Organismo - conjunto de todos os sistemas do corpo que, combinados, formam um

indivduo (ex um elefante, uma girafa);

8. Populao - conjunto de indivduos da mesma espcie que habitam o mesmo local (ex

todas os elefantes de uma savana africana; todas as girafas de uma savana);

9. Comunidade - conjunto de todas as populaes (de espcies diferentes) que habitam

um determinado local (ex todos os seres vivos de uma savana);

10. Ecossistema - comunidade ou todas as comunidades encontradas numa rea maior,

juntamente com o seu ambiente fsico e qumico e interaes entre si (ex savana

africana).

11. Biosfera - Parte da Terra habitada pelos seres vivos, ou seja, todos os ecossistemas da

Terra (savana + tundra + taiga + floresta tropical + deserto + ).

Tal como a matria inerte, os seres vivos tambm so constitudos por protes,

eletres e neutres. Essas partculas subatmicas combinam-se e formam diferentes tipos de

tomos que se organizam em unidades mais complexas, as molculas.

Nos organismos vivos as molculas combinam-se e constituem componentes

subcelulares que cooperam na formao de uma clula.

Em grande parte dos seres multicelulares as clulas esto organizadas em conjuntos

igualmente diferenciados e especializados em determinadas funes, designados por tecidos.

Diferentes tecidos podem associar-se formando diferentes rgos. Estes associam-se e

formam os sistemas que constituem os organismos vivos.

Um grupo de organismos da mesma espcie forma uma populao. Diferentes

populaes que se interrelacionam numa determinada rea constituem uma comunidade

bitica (ou biocenose).

Numa comunidade, os organismos tambm interagem entre si e com o meio abitico.

A comunidade e o meio abitico onde atua formam o ecossistema. Os ecossistemas da terra

reunidos formam a biosfera.

Concluindo, desde as partculas subatmicas biosfera surgem novas propriedades

resultantes do arranjo especfico e da interao dos diferentes componentes.


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3. A Clula: Unidade estrutural e funcional dos seres vivos

A maior parte dos organismos comea a sua existncia sob a forma de uma clula e

alguns passam mesmo toda a sua vida dentro desses limites aparentemente pequenos.

A clula , pois, a unidade estrutural e funcional dos seres vivos. Alguns seres vivos so

constitudos por uma s clula - unicelulares (Fig. 16 A) e outros por vrias pluricelulares

(ou multicelulares).

Um organismo, constitudo por vrias clulas como ns, pode ter 200 tipos diferentes

de clulas, nomeadamente clulas sexuais, epiteliais, sseas, nervosas e muitas outras.

Fig. 16 Diversidade celular (A amiba; B clulas sexuais; C clulas nervosas; D clulas da

eldea; E clulas do epitlio bucal)

3.1. Microscopia e organizao celular

Em termos de organizao (Fig. 17), algumas clulas so to simples que nem sequer

apresentam um ncleo individualizado e perfeitamente organizado. So designadas por clulas

procariticas (pro = antes + karyon = ncleo). Outras clulas apresentam uma organizao

estrutural mais complexa, nomeadamente no que se refere ao ncleo, que aparece

completamente organizado e delimitado por um invlucro. So as clulas eucariticas (eu =

verdadeiro + karyon = ncleo).

A

B

C

D

E


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Fig. 17 Organizao celular

podem ser

Procariticas Eucariticas

Clulas

No tm ncleo individualizado, logo

no tm um verdadeiro ncleo, uma

vez que o DNA est disperso pelo

citoplasma.

Possuem ncleo individualizado, delimitado

por um invlucro a membrana nuclear e

vrios organelos membranares.

O DNA situa-se no ncleo.

bactrias e cianobactrias (seres

unicelulares). Possuem dimenses

entre 0,5 a 10 m (1 m = 1 x 10-6 m).

representadas por

seres unicelulares e pluricelulares

(protistas, fungos, algas, plantas e animais).

Possuem dimenses entre 10 a 100 m.

podem ser encontradas em

DNA


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pude perceber claramente

que toda a cortia era

perfurada e porosa,

assemelhando-se a um favo de

mel esses poros ou clulas no

eram muito profundos e eram

semelhantes a um grande

nmero de pequenas caixas

Encontram-se decorridos quase 350 anos desde a

data em que Robert Hooke observou pela primeira vez, em

cortes de cortia, pequenas cavidades semelhantes a favos de

mel, a que deu o nome de celulae (Fig. 18). Para realizar esta

observao recorreu a um microscpio (Fig.18 A). Os primeiros

microscpios s possuam uma lente e foram inventados em

1560 pelos holandeses Hans e Zacharias. Os microscpios

permitem ampliar objetos, auxiliando na identificao de novas

formas de vida e no estudo da estrutura de animais e plantas

conhecidas, tendo contribudo para o avano signif icativo da

Biologia a partir do sc. XVII.

Tal como sabemos hoje, Hooke

observou apenas as paredes

esquelticas das clulas mas os seus

trabalhos encorajaram outros

investigadores a utilizarem o

microscpio na observao de

material biolgico.

Antoni Van Leeuwenhoek (1632 1723), um arteso holands, foi sem dvida o

microscopista mais brilhante da sua poca. Construiu o seu prprio microscpio (Fig. 19 B), na

poca uma pequena lente fina feita a partir de um vidro. Com o decorrer das suas observaes

foi adaptando os seus procedimentos e melhorando o microscpio. Leeuwenhoek viu

microrganismos que se moviam em gotas de chuva, infuses ptridas, saliva e vinagre. E narra,

numa carta, o horror estampado na cara de pessoas que o visitaram para testemunhar as

suas descobertas:

Vieram vrias damas a minha casa ansiosas para ver as pequenas enguias no vinagre, mas algumas

ficavam to enojadas com o espetculo que juravam nunca mais usar vinagre. E se algum contasse a

essas pessoas, no futuro, que h mais dessas criaturas nos resduos dos dentes da boca de um homem

do que o total de homens de todo um reino? Especialmente naqueles que nunca limpam os dentes.

Este cientista deixou inmeros registos de observaes incluindo: bactrias que se alojam na

cavidade oral, organismos aquticos e espermatozoides, tendo-os designado por

animculos. Considerou que estes estariam na origem de todos os seres vivos. Este conceito

contrariava o que era aceite pela maioria dos cientistas, que achavam que os espermatozoides

observados no smen resultariam da sua putrefao e estariam associados a doenas. Aps a

aceitao da existncia de animculos, alguns cientistas chegaram a desenhar os

espermatozoides com o aspeto de uma cabea humana, com barba e bigode pretendendo

identificar nos espermatozoides todos os constituintes do corpo humano (Fig. 19 C).

Fig. 18


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19

Fig.19

O estudo da clula foi retomado mais tarde, no sc. XIX, sendo definida como uma

parede rodeada por um espao vazio. Em 1830 apareceram os corantes permitindo visualizar

estruturas transparentes. O material fresco foi substitudo pelo fixado e o endure cimento dos

tecidos facilitou a sua observao. Trs aspetos marcaram os estudos nesta rea: a descoberta

do ncleo em todas as clulas observadas; a descoberta de clulas nos tecidos animais e o

reconhecimento da presena de citoplasma.

Com base nos estudos sistemticos dos

diferentes tecidos animais e vegetais, Schleiden e

Schwann demonstraram que aqueles organismos so

constitudos por clulas. Proclamaram a unidade de

princpios morfolgicos e fisiolgicos nas plantas e nos

animais, lanando a teoria celular.

A afirmao que a clula unidade

fundamental dos animais e plantas teve implicaes profundas no conhecimento da poca.

Diversos cientistas estudaram outras formas de vida e identificaram a clula na base da

constituio de todos os seres vivos. Em 1855, Rudolf Virchov, complementou a Teoria Celular,

afirmando que todas as clulas se formavam a partir de clulas pr-existentes. A descoberta,

no final do sc. XIX, de que o ncleo continha a informao gentica e de que esta era

transmitida descendncia, permitiu ampliar a Teoria Celular, sendo a clula referida como a

unidade da reproduo, do desenvolvimento e da hereditariedade dos seres vivos.

Na atualidade, a teoria celular assenta nas seguintes generalizaes:

A clula a unidade bsica de estrutura e funo de todos os seres vivos, isto , todos os seres vivos so constitudos por clulas, onde se desenvolvem os processos vitais.

Todas as clulas provm de clulas pr-existentes.

A clula a unidade de reproduo, de desenvolvimento e de hereditariedade dos

seres vivos.


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Com a inveno do microscpio eletrnico, em 1930, o conhecimento da clula teve

novos progressos. Este microscpio, permitindo obter imagens muito mais ampliadas, revelou

detalhes inesperados na ultra-estrutura celular.

Pode concluir-se que a descoberta da clula resultou da interao do trabalho de

muitos cientistas que, a pouco e pouco, foram desvendando a sua complexa organizao.

3.1.1. A clula ao microscpio tico composto - observao e estudo comparativo da

estrutura geral das clulas animais e vegetais

Microscopia alguns aspetos:

O Microscpio tico composto (MOC) constitudo por duas partes, uma parte

mecnica e uma parte tica. A parte mecnica do MOC corresponde ao conjunto de peas que

tm somente funes de natureza mecnica, no intervindo diretamente na obteno da

imagem do objeto. A parte tica do MOC corresponde ao conjunto das peas com funes

ticas, isto , que contribuem para a obteno da imagem ampliada do objeto em estudo.

Constituintes mecnicos Constituintes ticos

P ou base suporta o microscpio;

Brao ou coluna pea que permite o

transporte do microscpio. Pode ser reclinvel ou

fixa;

Platina placa onde se deslocam as preparaes

a observar; tem no centro um orifcio por onde

passam os raios luminosos que vo depois iluminar

a preparao;

Revlver dispositivo adaptado parte inferior

do tubo que suporta as objetivas de diferentes

ampliaes e que por rotao nos permite trocar

as objetivas;

Tubo ou canho cilindro que suporta as lentes

oculares;

Parafuso macromtrico dispositivo que

permite a deslocao na vertical da platina.

necessrio para fazer a focagem;

Parafuso micromtrico dispositivo que produz

na platina movimentos verticais de amplitude

reduzida; completa a focagem.

Condensador constitudo por um

conjunto de lentes que concentram os

raios luminosos, fazendo-os incidir na

preparao. Assim, a luz distribuda

regularmente no campo visual do

microscpio;

Espelho duplo reflete a luz que

recebe da fonte luminosa; a face plana

usada para a luz natural e a face cncava

para a luz artificial (este constituinte

poder ser substitudo por uma lmpada

incorporada);

Diafragma encontra-se associado ao

condensador e permite regular a

intensidade luminosa no campo visual do

microscpio;

Objetivas sistema de lentes que

ampliam a imagem do objeto em estudo;

Oculares lentes que ampliam a

imagem fornecida pela objetiva.


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21

Fig. 20 Constituintes do MOC

Ampliao e poder de resoluo do microscpio tico

O microscpio tem como principal funo o fornecimento de uma imagem ampliada

do objeto em estudo, permitindo a visualizao de pormenores que no eram passveis de

observao a olho nu. Em microscopia tica o valor total da ampliao de uma imagem dado

pela frmula seguinte:

Ampliao total = Ampliao ocular x Ampliao objetiva

Exemplificando, se estivermos a observar utilizando uma ocular com um poder ampliador de

10x e uma objetiva com um poder ampliador de 4x, a ampliao total de 10x4, ou seja, 40x.

Fig. 21 A: ocular (ampliao de 10x); B: objetivas (ampliaes de 4, 10 e 40x)

1- Ocular

2- Revlver

3- Platina

4- Charriot

5- Parafuso macromtrico

6- Parafuso micromtrico

7- Diafragma

8- Condensador

9- Boto do condensador

10- Parafusos centralizadores do condensador

11- Fonte de luz

12- Controlo de iluminao

13- Objetiva

14- P ou base

A B


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22

No entanto, preciso ter em conta que o poder ampliador de um microscpio no deve ser

considerado como a melhor qualidade de um sistema tico. Este deve apresentar, para alm

de tudo, algumas caractersticas como:

poder de definio, isto permitir a formao de imagens com contornos bem

definidos;

poder de resoluo, que traduzido pela capacidade de se distinguir dois pontos que

se encontrem muito prximos. O limite mnimo de distncia a que devem estar esses

dois pontos, para que sejam observados separadamente, designa-se por limite de

resoluo do microscpio.

A razo para esta dicotomia entre ampliao e resoluo relaciona-se com o limite de

resoluo do olho humano, que aproximadamente de 0,1 mm. Ou seja, para que dois objetos

sejam visualizados separadamente tm que se encontrar separados por uma distncia de

0,1 mm (100 m). Se a distncia que os separa for menor, ns vamos observ-los como se

fossem um nico objeto. Por exemplo, se olharmos para duas linhas que esto separadas por

menos de 0,1 mm, v-las-emos como uma s linha mais espessa. Como a maioria das clulas

apresenta um dimetro inferior a 0,1 mm surge a necessidade de recorrer ao microscpio para

as observar. O limite de resoluo do microscpio tico composto de 0,2 m. (Fig. 22)

Fig. 22 Limites de resoluo

do olho humano,

microscpios tico e

eletrnico e

dimenses de diferentes

estruturas.


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23

Fig. 23

Caractersticas da imagem em microscopia tica

Como j foi referido, o microscpio tico composto

fornece imagens ampliadas dos objetos. Esta ampliao

obtida atravs da conjugao do poder ampliador do sistema

objetivo e do sistema ocular.

sistema objetivo - a objetiva fornece uma imagem

real, ampliada (o n. de vezes indicado), simtrica e

invertida.

Sistema ocular - a ocular fornece uma imagem

ampliada (o nmero de vezes indicado)

relativamente imagem fornecida pela objetiva,

direita e virtual (porque se forma atrs da lente

ocular).

Pode-se concluir que a imagem que o observador

recebe, relativamente ao objeto, (Fig. 23):

uma imagem ampliada (primeiro pela objetiva e depois pela ocular);

simtrica e invertida;

virtual.

Dado que a imagem invertida, deve-se movimentar sempre a preparao microscpica

no sentido contrrio quele em que desejamos movimentar a imagem.

A objetiva a lente mais importante do microscpio, uma vez que a ocular apenas

aumenta a imagem fornecida por aquela. Se a objetiva fornecer uma imagem defeituosa, a

ocular vai ampliar as imperfeies dessa imagem.

No microscpio tico, o objeto tem de ser atravessado pela luz, que pode ser natural ou

artificial. Daqui decorre que o material dever ser fino e ter de ser montado em material

transparente, utilizando-se, normalmente, lminas de vidro. Geralmente, quando se trata de

objetos muito transparentes e com pequenas ampliaes, deve fechar-se o diafragma, para

evitar a incidncia de um excesso de luz, o que dificulta a observao.

Dimetro de campo do microscpio tico

Na utilizao do microscpio tico fundamental relacionar o dimetro da superfcie

observada com a ampliao utilizada. Pode-se relacionar essas duas variveis atravs da

frmula seguinte:

a1 poder ampliador da objetiva de menor aumento;

a2 poder ampliador da objetiva de mdio aumento;

d1 dimetro do crculo observado com menor ampliao;

d2 dimetro do crculo observado com ampliao mdia;


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24

Fig. 25 -

Verifica-se assim que a rea da superfcie

observada varia na razo inversa da ampliao utilizada

(Fig. 24). A determinao do dimetro de campo do

microscpio tico permite concluir que se deve:

1. Iniciar a observao microscpica utilizando a

objetiva de menor ampliao, que permite captar

uma ideia de conjunto e selecionar a zona que

interessa observar;

2. Passar depois s objetivas de maior poder

ampliador que apesar de reduzirem a rea

observada, revelam pormenores que no so

visveis em ampliaes menores.

Profundidade de campo do microscpio tico

A profundidade de campo do microscpio tico muito reduzida, pelo que ao

observar um objeto necessrio ter em conta que s se consegue observar nitidamente um

plano de cada vez. Assim, os planos que se encontram acima e abaixo desse ficam desfocados.

Quanto menor for o poder de ampliao da objetiva, maior a profundidade de campo. A

figura 25 representa esquematicamente a forma tridimensional de uma c lula. Quando se

focam com grande ampliao os planos 1, 2 ou 3, o ncleo da clula parece apresentar

tamanho diferente. Pode-se at observar a clula sem

ncleo quando, por exemplo, se foca o plano 6.

Devido a este facto importante que durante a observao

microscpica se proceda a uma manobra constante do

parafuso micromtrico, de modo a poderem visualizar-se

nitidamente pormenores nos diferentes planos.

Fig. 24 -


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25

O microscpio electrnico

A partir de 1940 assiste-se a uma nova fase do conhecimento da estrutura e do

funcionamento dos componentes celulares devido inveno do microscpio eletrnico (M.E.)

Com este aparelho foi possvel ultrapassar algumas das limitaes decorrentes do uso da

microscopia de luz, nomeadamente no que se refere melhoria do poder de resoluo.

Olhando ao longe uma floresta, ela surge como uma mancha verde; mas ao perto constatamos

ser constituda por rvores e arbustos de espcies e tamanhos diferentes. Do mesmo modo,

tambm s depois do aperfeioamento das tcnicas microscpicas e do aparecimento do

microscpio eletrnico a clula pde ser olhada de perto e observadas, detalhadamente, as

suas ultra-estruturas, at a escondidas na massa semifluida do citoplasma.

Fig. 26 A: Microscpio eletrnico; B: Percurso do feixe de eletres no M.E.

Existem vrios tipos de microscpios eletrnicos. De um modo geral, a sua estrutura

possui, fundamentalmente, um sistema emissor de um feixe de eletres e um conjunto de

lentes eletromagnticas que constituem, respetivamente, o sistema condensador, o sistema

da objetiva e o sistema projetor (equivalente ocular).

importante no esquecer as condies fundamentais que o uso de eletres impe. O

interior da coluna do microscpio tem de ser mantido numa presso de vcuo muito baixa (10- 4

a 10-6 mm Hg), caso contrrio os eletres iriam colidir com as partculas do ar na coluna do

microscpio e isso iria fazer com que os eletres se deslocassem, somente, escassos milmetros,

quando, na realidade, tm de percorrer cerca de 2 metros. Por este motivo, no pode ser

observado material vivo com este microscpio (o feixe de eletres destri o material vivo) e o

Fonte de

eletres

A

B


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26

objeto necessita de ser muito delgado, de maneira a permitir que um nmero suficiente de

eletres passe atravs dele e forme uma imagem.

A imagem final, a preto e branco, observada diretamente ou com o auxlio de uma lupa

binocular, sobre um ecr fluorescente (pois os nossos olhos no so capazes de observar,

diretamente, imagens produzidas por eletres). Para uma fixao permanente da imagem do

objeto, o ecr removido e os eletres vo incidir sobre uma placa fotogrfica ou um filme.

A focagem efetuada pela variao da corrente eltrica que passa atravs das lentes

eletromagnticas.

A tabela I sintetiza, comparativamente, os aspetos mais importantes relativos ao

microscpio eletrnico de transmisso e ao microscpio de luz.

Tabela I

CARACTERSTICAS Microscpio eletrnico Microscpio tico composto

Tipo de radiao Feixe de eletres Luz (fotes)

Lentes Eletromagnticas e

eletrostticas Vidro ou cristal

Comprimento de onda 0,005 nm (varivel) 400 700 nm Ampliao 500 000 x 2000 x

Poder de resoluo mximo 0,5 0,1 nm 150 - 200 nm

Focagem

Variao da corrente eltrica que passa atravs das lentes

eletromagnticas.

As lentes tm um foco fixo e a focagem efetua-se fazendo variar a distncia em relao

ao objeto

Local de formao da imagem

A imagem projetada num ecr ou registada em pelcula

fotogrfica.

Retina do observador

Imagem Preto e branco Geralmente colorida

Material a observar

No vivo, desidratado, muito fino.

colocado numa grelha de cobre no vcuo.

Vivo e no vivo, sendo normalmente colocado numa

lmina de vidro.

Tcnicas citolgicas

Compreendido o funcionamento do microscpio tico, pode agora aplicar esse

conhecimento ao estudo da organizao da clula. Para isso ter de usar algumas tcnicas de

preparao do material.

Uma preparao microscpica pode ser feita para uma observao de momento,

preparao temporria ou extempornea, ou de forma duradoura, podendo ser utilizada

sempre que se deseja preparao definitiva.


DE MONTEMOR-O-NOVO

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27

Nas atividades de laboratrio vai efetuar a montagem de preparaes do primeiro

tipo, podendo, no entanto, recorrer a preparaes definitivas que existem no laboratrio da

escola para complementar as suas observaes.

Fig. 27 A: preparao extempornea clulas da epiderme da cebola;

B: preparao definitiva clulas da raiz.

As preparaes temporrias permitem fazer a observao de clulas no seu meio

normal de vida: gua salgada, gua doce ou plasma sanguneo. Este meio ou qualquer outra

substncia transparente adequada que se utilize para mergulhar o objeto colocado na lmina

designa-se de meio de montagem.

O meio de montagem poder ser a gua ou um corante de atuao rpida. Para

observaes mais prolongadas utilizam-se lquidos quimicamente mais complexos como o soro

fisiolgico, o soluto de Ringer, de Knopp ou Locke lquidos conservadores.

O soluto de Ringer um lquido fisiolgico que permite manter as clulas vivas.

A preparao temporria tem uma durao curta, isto porque pode ocorrer

evaporao de meio aquoso, acompanhada de um processo de degradao da clula

decomposio e autodestruio autlise.

Para a elaborao de preparaes definitivas (durao longa) recorre-se ao uso de

fixadores. Estes so agentes qumicos (ex. lcool) ou fsicos (ex. congelao) que matam

rapidamente o material celular preservando o mais possvel a estrutura original da clula.

A B


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28

Tcnicas para realizar preparaes temporrias

Tcnica de montagem (Fig. 28)

O material a observar colocado entre a lmina

e a lamela: segurando a lamela, com a ajuda de uma

agulha de disseco, de modo a que ela faa um

ngulo de 45o com a lmina, deixa-se cair

lentamente. Esta tcnica pode ser considerada

como um complemento de outras.

Tcnica do esfregao (Fig. 29)

uma tcnica que permite a separao de clulas

em meio lquido.

Consiste em espalhar um fragmento de tecido ou

de uma colnia sobre uma lmina de vidro, o que

provoca a dissociao de alguns elementos celulares e

a sua aderncia ao vidro. Forma-se assim uma fina

camada de clulas, facilitando a observao.

Este mtodo usado na observao de sangue e

outros lquidos orgnicos, em que se coloca uma gota

do lquido sobre uma lmina, e com a ajuda de uma

outra lmina ou lamela se espalha bem.

Depois de seco o material pode ser corado e fixado.

Tcnica do esmagamento (Fig. 30)

Este mtodo usado nos casos em que existe uma aderncia fraca entre as clulas do

tecido a observar. Para visualizar as clulas, basta colocar um pequeno fragmento do tecido

entre a lmina e a lamela e fazer uma pequena presso com o polegar. Provoca-se assim um

esmagamento do tecido, o que faz com que as clulas se espalhem, formando uma fina

camada, que facilmente atravessada pela luz. (Ex.: polpa de tomate, raiz de cebola)

Fig. 28

Fig. 29


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29

Por vezes, no estudo de microrganismos e de tecidos animais ou vegetais, temos

necessidade de observar o material in vivo (ao vivo), no seu estado natural, sem uso de

fixadores ou corantes que de algum modo sempre criam algo de artificial no material da

observao.

No obstante, quando se observam ao microscpio tico, preparaes de material

biolgico fresco, pouco se distingue da estrutura interna das clulas, ao contrrio do que

acontece no microscpio eletrnico.

As diferentes estruturas celulares apresentam pouco contraste tico, isto , tm um

determinado grau de transparncia luz, de modo que, aparentemente, o contedo celular

homogneo, por isso temos de recorrer a estratgias que permitam melhor visualizao do

contedo celular.

Para superar este problema os citologistas (cientistas que estudam a clula)

desenvolveram tcnicas de colorao que consistem em mergulhar a clula numa substncia

denominada corante, capaz de tingir diferencialmente uma ou mais partes celulares.

Para realizar preparaes temporrias utilizam-se corantes vitais porque podem ser

usados em clulas vivas sem as matarem. Esto em concentraes muito baixas (0,01%), a fim

de diminuir a toxicidade nas clulas. Os corantes podem ser vitais ou no vitais, conforme

permitam colorar clulas vivas e mant-las assim ou no. O mesmo corante pode ser vital ou

no, dependendo da concentrao em que se encontra.

Ex.: Azul-de-metileno pode ser um corante vital se estiver em baixa concentrao.

O soluto-de-lugol um corante no vital pois mata rapidamente o material biolgico.

No existe uma tcnica de colorao que ponha em evidncia (em simultneo) todas

as estruturas celulares.

A colorao das clulas deve-se sobretudo combinao dos corantes com as

protenas, dependendo portanto da sua carga eltrica e pH. Por esta razo, o facto de os

Fig. 30


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30

corantes poderem corar especificamente um organelo e no outro (corantes seletivos) est

relacionado com a diferena de cargas eltricas existente entre as protenas dos diferentes

organelos celulares, tendo os corantes uma especificidade para determinada carga eltrica ou

pH, que permita atrao pelo seu prprio e que ocorram ligaes qumicas.

Assim, quando colocamos corante azul numa preparao podemos verificar de incio

que toda a preparao fica azul, mas se lavarmos a preparao fazendo correr gua pelo

esguicho, o corante que no se encontra ligado a nenhuma estrutura sai.

Corantes seletivos:

Tcnicas de colorao

Imerso (Fig. 31)

Na tcnica de colorao por imerso o material

biolgico fica imerso, na prpria lmina ou num vidro

de relgio, durante alguns minutos no corante

selecionado.

Irrigao (Fig. 32)

Na tcnica de colorao por irrigao substitui-se o meio

de montagem de uma preparao j efetuado por outro,

que neste caso o corante. No ex. da figura 32, aplicou-

se de uma gota de corante num dos bordos da lamela, e

no lado oposto da lamela, colocou-se uma tira de papel

de filtro, cujo efeito de suco permitiu que o material

biolgico entrasse em contacto com o corante.

Tipo de corantes Corante Estruturas evidenciadas

Corantes bsicos ou nucleares

Azul-de-metileno Cora o ncleo de azul

Vermelho-neutro Acumula-se em vacolos

gua iodada Cora o ncleo e amiloplastos

Corantes cidos ou citoplasmticos

Eosina Citoplasma

Fucsina cida Citoplasma

Corantes neutros Violeta de genciana Cromossomas de clulas vivas em diviso

Soluto de lugol Gros de amido, paredes celulsicas

Corantes naturais

Carmim Ovrios de um inseto - Cochonilha

Hematoxilina Leguminosa Anil Anileira papilioncea

Orcena Lquen

Aafro Estames de Crocus sativus

Fig. 31

Fig. 32


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31

Clula eucaritica ao microscpio tico

Como j referimos anteriormente, as clulas que apresentam uma organizao

estrutural mais complexa, com ncleo perfeitamente individualizado do citoplasma e

delimitado por um invlucro nuclear, designam-se de eucariticas. Estas podem ainda

distinguir-se em clulas animais e clulas vegetais, as quais apresentam algumas diferenas a

nvel estrutural.

Uma clula animal tpica apresenta um dimetro compreendido entre 10 e 20 m, o

qual corresponde a cerca de 1/5 do tamanho da partcula mais pequena visvel ao olho

humano. O facto de estas clulas (animais) se apresentarem transparentes, sem colorao

natural, dificulta ainda mais a sua observao. As clulas vegetais podem apresentar

pigmentos naturais que, de algum modo, facilitam a visualizao.

Deste modo, foi necessrio um aperfeioamento tcnico dos microscpios ticos e das

tcnicas de preparao (ver pgs. 27 a 29) disponveis para a observao de material biolgico,

para que se conseguisse visualizar estas clulas e algumas, no todas, das suas estruturas.

Existem algumas diferenas estruturais entre a clula animal e a vegetal, que lhe

conferem caractersticas especficas. Contudo, em todas as clulas existem trs constituintes

fundamentais: membrana celular, citoplasma e ncleo (Fig. 34 a 37).

Membrana celular

Responsvel pela manuteno da integridade celular, separa o meio intracelular do

meio extracelular e responsvel pelo controlo das trocas entre a clula e meio extracelular.

Esta membrana, tambm designada de plasmtica ou citoplasmtica, invisvel ao

microscpio tico, mas a sua existncia pode pr-se em evidncia pela resistncia que a

superfcie da clula oferece ao ser atravessada por uma microagulha e ainda pelo facto de a

sua rutura provocar a sada do citoplasma para o exterior.

Citoplasma

O citoplasma constitudo por uma massa semifluida, aparentemente homognea,

designada de hialoplasma, e por um conjunto de organelos muito diversos. Ao microscpio

tico estes organelos so percecionados como grnulos ou bastonetes, embora no seja

possvel identificar muitos deles.

Alguns destes grnulos ou bastonetes podem corresponder a mitocndrias, as quais

podem mudar de posio devido aos movimentos de ciclose 1.

Muitas granulaes podem corresponder ainda a incluses lipdicas, abundantes nas

sementes e frutos de plantas oleaginosas e nas clulas adiposas dos animais

Ncleo O ncleo um corpsculo rodeado por citoplasma e delimitado pelo invlucro

nuclear. Nem sempre se consegue observar o ncleo, pois, sendo a clula uma unidade

tridimensional, pode estar a observar-se um plano que no o interseta, o que no significa que

o ncleo no seja observvel noutro plano.

1 Ciclose corrente (circulao) citoplasmtica orientada num certo sentido.


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32

No ncleo existe um lquido o nucleoplasma, e finos filamentos de cromatina. Cada

um desses filamentos constitui um cromossoma, apenas bem visvel durante a diviso celular.

Em muitos casos, so ainda visveis um ou mais corpsculos brilhantes os nuclolos.

Outras estruturas podem ser observadas nas clulas, como por ex os plastos, o

complexo de golgi, o centrossoma, os vacolos, a parede celular e os clios e flagelos.

Plastos

Plastos so organelos citoplasmticos encontrados nas clulas de plantas e de algas. A

sua forma e tamanho variam conforme o tipo de organismo. Em algumas algas, cada clula

possui um ou poucos plastos, de grande tamanho e formas caractersticas. J em outras algas e

nas plantas em geral, os plastos so menores e esto presentes em grande nmero por clula.

A classificao dos plastos tem em conta o tipo de material encontrado no seu interior.

Podem ser divididos em dois tipos:

cromoplastos (do grego chromos, cor), que apresentam pigmentos no seu interior. O

cromoplasto mais frequente nas plantas o cloroplasto, cujo principal componente a

clorofila, de cor verde. H tambm plastos vermelhos, os eritroplastos (do grego eritros,

vermelho), que se desenvolvem, por exemplo, no tomate. Outros cromoplastos encerram

pigmentos amarelos, cor de laranja ou de outras cores.

leucoplastos (do grego leukos, branco), que no contm pigmentos. So exemplo

destes plastos os amiloplastos (contm amido), os oleoplastos (contm lpidos) e os

proteoplastos (contm protenas).

Complexo de golgi

Geralmente, este organelo no visvel na clula viva, pois para ele no existe

nenhuma colorao vital. Descoberto em 1898 por Camilo Golgi (Prmio Nobel da medicina,

1906) em clulas nervosas de coruja, apresenta-se ao microscpio tico sob a forma de

corpsculos isolados ou sob a forma de uma rede contnua.

Centrossoma

Observa-se em todas as clulas animais e em algumas clulas de plantas, no tendo

nunca sido observado nas clulas das plantas superiores (angiosprmicas). Ao microscpio

tico, apresenta-se como uma pequenssima esfrula brilhante cujo centro ocupado por um

ou dois grnulos centrolos.

Vacolos

So cavidades delimitadas por uma membrana, que contm gua com substncias

dissolvidas absorvidas pela clula ou elaboradas por ela. O vermelho-neutro cora-os na clula

viva.


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33

Os vacolos so pequenos e

numerosos nas clulas animais e nas clulas

jovens das plantas. Nas plantas, com a idade,

pode verificar-se a fuso dos vrios vacolos

num nico vacolo central. Por vezes o

citoplasma e o ncleo ocupam apenas uma

pequena rea perifrica. (Fig. 33)

Fig. 33 Evoluo dos

vacolos em clulas

vegetais2

Clios e flagelos

frequente, principalmente em organismos unicelulares, a clula possuir organelos

locomotores. Em algumas so finos e numerosos clios , enquanto que noutras so longos e

geralmente em pequeno nmero flagelos. (Fig. 38)

Parede celular

Nas clulas das plantas existe exteriormente membrana plasmtica uma parede

celular ou parede esqueltica, de natureza geralmente celulsica.

Ficamos agora com algumas imagens obtidas por microscopia tica.

2 Imagem extrada de: http://www.supletivo.com.br/materias/biologia/material_excluido/aula_032/index_arquivos/sonia_lopes_vol1_pag133.gif

Membrana nuclear

Nuclolo

Parede esqueltica

Cloroplastos

Citoplasma

A complementar com as aulas

prticas de microscopia.

Fig. 34 Clulas da folha de eldea


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34

Fig. 35 Clulas da epiderme da tnica da cebola, coradas com azul-de-metileno.

Fig. 36 Clula do epitlio bucal

Parede esqueltica

Citoplasma

Nuclolo

Membrana nuclear

Ncleo

Organelos citoplasmticos

Membrana plasmtica

Nuclolo

Ncleo

Membrana nuclear Citoplasma

Estomas (com cloroplastos bem visveis).

Fig. 37 Clulas da epiderme de ptala de gerbera,

evidenciando a presena de estomas (clulas especializadas no

mecanismo de trocas gasosas nas plantas).


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35

A B C

D

E

F

Fig. 38 Seres vivos de uma infuso. A: Diatomcea; B: Branquipode; C: Rotfero;

D: Paramcia; E: Vorticella; F: Euglena.

3.1.2. A clula ao microscpio eletrnico ultra-estrutura celular

Graas ao microscpio eletrnico, cujo poder de resoluo superior ao do microscpio tico,

foi possvel observar a ultra-estrutura da clula.

3.2. Organitos celulares principais funes

Clula eucaritica

Nas figuras seguintes ilustramos, em representao esquemtica e em microfotografia,

os constituintes quer da clula eucaritica animal quer da clula eucaritica vegetal. Note -se

que a distribuio dos organelos na clula no esttica mas sim difere de clula para clula e

mesmo na prpria clula, em diferentes momentos.

No quadro, mais adiante, faz-se referncia, de forma muito sumria, s caratersticas de alguns

dos constituintes celulares considerados.


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36

Fig. 39 Representao esquemtica de dois tipos de clulas: A eucaritica animal;

B eucaritica vegetal. Note-se que a clula vegetal possui parede celular, cloroplastos e

vacolos de grandes dimenses, o que a distingue da clula animal.

A

B


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37

Fig. 40 Microfotografia eletrnica de clulas eucariticas.

A clula eucaritica animal (1 ncleo, 2 nuclolo, 3 cromatina, 4 invlucro nuclear, 5 retculo endoplasmtico, 6 mitocndrias); B - clula eucaritica vegetal; C pormenor de uma mitocndria; D Retculo endoplasmtico rugoso (nota: grnulos correspondem a ribossomas); E pormenor do complexo de golgi (7); F pormenor da parede celular (8); G lisossomas (9); H pormenor do invlucro nuclear (nota: setas apontam para

poros nucleares).

Vacolo

Cloroplasto

Granun

Parede celular

B

A

2 3

6

5

1 -

4

6

C

D

E

7 -

F G

H

8 9


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38

Componente celular | Estrutura | Funo


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39

Componente celular | Estrutura | Funo

Clula procaritica e eucaritica

As clulas procariticas apresentam, como j referimos, uma estrutura muito mais simples do

que as eucariticas.

Estas clulas entram na constituio de seres ditos procariontes, representados pelas

bactrias e cianobactrias (Figs. 41 e 42).

Fig. 41 Seres procariontes (formados por clulas procariticas).

A Coccus; B Bacillus; C Cianobactrias

As bactrias podem apresentar formas esfricas cocos ou formas alongadas bacilos.

As cianobactrias so seres fotossintticos e possuem pigmentos localizados em sistemas de

lamelas.

A

B

C


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40

Fig. 42 Representaes esquemticas: A Bactria (1 cpsula; 2 parede celular; 3 membrana plasmtica; 4 citoplasma; 5 ribossomas; 6 nucleoide; 7 flagelo). B Cianobactria.

Os procariontes possuem parede celular. Alguns apresentam exteriormente uma

cpsula, podendo apresentar ainda, nessa regio exterior, prolongamentos como os pili e os

flagelos.

O material gentico no se encontra individualizado do citoplasma e designa-se por

nucleoide. O citoplasma, extremamente rico em ribossomas, desprovido de todos os

organelos membranares, como mitocndrias retculo endoplasmtico, complexo de golgi e

ribossomas.

Nas cianobactrias existem membranas internas (lamelas fotossintticas) que contm

pigmentos fotossintticos, como a ficocianina e a ficoeritrina, que no esto presentes nas

plantas superiores.

As clulas eucariticas tm vantagens sobre as clulas procariticas, sendo uma das

principais, o facto das primeiras permitem uma maior diversidade de seres devido aos

fenmenos mitose e meiose (que ocorrem, o que no acontece nos seres procariontes, uma

vez que nestes ocorre apenas bipartio.

Os seres eucariontes (formados por clulas eucariticas) so geralmente

multicelulares, ao contrrio das procariontes que so unicelulares. Procariontes e eucariontes

unicelulares podem por vezes associar-se em colnias.

A multicelularidade caracterizada por uma associao de clulas em que existe

interdependncia ao nvel das estruturas e funes entre as clulas associadas. Com o evoluir

da multicelularidade foram surgindo os vrios organelos o que permitiu os organismos

realizarem atividades muito complexas que os seus ancestrais unicelulares no conseguiam

realizar.

A B


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A multicelularidade apresenta vantagens relativamente unicelularidade:

permite a existncia de seres vivos de maiores dimenses;

permite uma maior diversidade de seres vivos o que facilita adaptao a diferentes ambientes;

a especializao celular reduz a taxa metablica e permite assim um gasto de energia mais eficaz;

existe mais independncia em relao ao meio externo uma vez que tm uma maior capacidade para manter um equilbrio dinmico no meio interno.

No quadro seguinte sistematizam-se algumas caractersticas dos dois grandes grupos

de clulas considerados, que permitem fazer um estudo comparativo.

CARACTERSTICAS CLULA PROCARTICA CLULA EUCARITICA

Tamanho da clula Dimetro mdio

0,5 a 10 m.

Cerca de 40 m de dimetro e em mdia 1000 a 10000 vezes o volume

da clula procaritica.

Parede celular Rgida, constituda por

polissacardeos com aminocidos

Apenas nas plantas e fungos, constituda por celulose e quitina

respetivamente. Rgida.

Material gentico Constitui o nucleoide. Em contacto com o citoplasma e sem qualquer

invlucro nuclear.

Possui ncleo e um ou mais nuclolos.

Organelos

Sem organelos membranares. Com muitos ribossomas (menores

do que os das clulas eucariticas).

Vrios tipos de organelos membranares (ex. mitocndrias,

retculo endoplasmtico, complexo de golgi).

Estruturas respiratrias

Hialoplasma e membrana plasmtica

Hialoplasma e mitocndrias

Fotossntese Sem cloroplastos mas ocorre por

vezes em lamelas fotossintticas. D-se nos cloroplastos (apenas nas

clulas vegetais).

Flagelos Organelos locomotores simples apenas ligados superfcie da

clula.

Organelos locomotores complexos, envoltos na membrana plasmtica


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4. Biomolculas: Constituintes bsicos da matria viva

4.1. Compostos inorgnicos

4.1.1. gua

A gua o composto mais importante nas clulas, podendo atingir entre 75% a 90% do

total da sua massa.

Constitui o meio onde ocorrem todas as reaes celulares, intervindo em numerosas

reaes qumicas vitais.

As propriedades da gua residem no fato desta molcula, apesar de eletronicamente

neutra, apresentar polaridade. Esta polaridade permite a ligao entre as molculas de gua, e

tambm entre estas molculas e outras substncias polares, atravs de pontes de hidrognio.

Figura 43 Molcula da gua

A polaridade contribui para o grande poder solvente da gua, cujas molculas so capazes de

estabelecer ligaes com diversos ies, formando compostos mais estveis.

4.1.2. Sais minerais

Da constituio das clulas tambm fazem parte vrios sais

minerais, como os sais de sdio, potssio, clcio, magnsio, ferro, cloro,

enxofre ou fsforo, entre outros.

Embora presentes em menores quantidades, os sais minerais so

igualmente importantes para as diferentes funes vitais. Podem ter

uma funo reguladora ou estrutural.

Figura 44 Cloreto de sdio


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4.2. Compostos Orgnicos

Todos os seres vivos, logo, as suas clulas, so constitudos por molculas orgnicas de

grandes dimenses macromolculas.

Estas so formadas por um nmero relativamente reduzido de elementos qumicos,

principalmente carbono, oxignio, hidrognio e azoto.

As biomolculas desempenham diferentes

funes: estruturais, energticas, enzimticas,

armazenamento e transferncia de informao.

Existem quatro grandes tipos de

macromolculas nas clulas: os prtidos, os glcidos,

os lpidos e os cidos nucleicos.

Todas elas so formadas por conjuntos

(polmeros) de unidades estruturais, respetivamente,

aminocidos, monossacardeos, cidos gordos e

glicerol e nucletidos.

Figura 45 Unidades bsicas das molculas orgnicas.


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4.2.1 Glcidos

Os glcidos ou hidratos de carbono so compostos orgnicos ternrios (constitudos

por C, O e H).

De acordo com a sua complexidade, podem-se considerar trs grandes grupos de

glcidos: monossacardeos, oligossacardeos e polissacardeos.

Os monossacardeos, ou oses, so os glcidos mais simples e so classificados de

acordo com o nmero de tomos de carbono que os compem (entre 3 e 9).

Assim, existem as trioses (3C), as tetroses (4C), as pentoses (5C), as hexoses (6C), as

heptoses (7C), etc. As pentoses e as hexoses so as mais frequentes.

Figura 46 Monossacardeos (hexoses e pentoses)

A ligao que une os dois monossacardeos denomina-se ligao glicosdica.

Dois monossacardeos ligados formam um dissacardeo. Se mais um monossacardeo

se ligar, forma um trissacardeo e assim sucessivamente.

So oligossacardeos as molculas constitudas por 2 a 10 monossacardeos unidos

entre si. Se este nmero for superior, as molculas denominam-se polissacardeos.

Grande parte dos polissacardeos, como a celulose e a amilose, formada por

molculas lineares; nalguns polissacardeos, como o glicognio e a amilopectina, as molculas

so ramificadas.

Os glcidos so compostos orgnicos com uma importante variedade de funes:

Funo energtica;

Funo estrutural (parede celular em plantas, algas, fungos e bactrias; revestimento

de crustceos e insetos).


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4.2.2. Lpidos

Grupo de molculas muito heterogneo, do qual fazem parte as gorduras (animais e

vegetais), ceras, esteroides, etc.

Geralmente so compostos por O, H e C, mas tambm podem conter outros

elementos, como S, N ou P.

A insolubilidade na gua e a solubilidade em solventes orgnicos, como o benzeno, o

ter e o clorofrmio, so caractersticas comuns.

Apresentam estrutura e propriedades qumicas diversas.

Classificam-se em dois grandes grupos: lpidos de reserva e lpidos estruturais.

Lpidos de Reserva

Alguns lpidos de reserva possuem dois componentes fundamentais: cidos gordos e glicerol.

Figura 47 cidos gordos e gicerol (unidade base)

Os cidos gordos so formados por uma cadeia linear de tomos de carbono, com um

grupo terminal carboxilo (COOH).

Os cidos gordos que possuem tomos de carbono ligados entre si por ligaes duplas

ou triplas, dizem-se insaturados. Nos cidos gordos saturados, todos os tomos de carbono

esto ligados entre si por ligaes simples.

O glicerol, ou glicerina, um lcool que contm trs grupos hidroxilo (OH), capazes de

estabelecer ligaes covalentes com os tomos de carbono dos grupos carboxilo dos cidos

gordos.


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Esta ligao denomina-se ligao ster e, conforme se estabelece entre o glicerol e um, dois

ou trs cidos gordos, assim se forma um monoglicerdeo, um diglicerdeo ou um

triglicerdeo.

Figura 48 Monoglicrido

Figura 49 Triglicrido


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Lpidos estruturais

Destacam-se, pela sua importncia, os fosfolpidos, lpidos contendo um grupo fosfato.

Os fosfolpidos so os constituintes mais abundantes das membranas celulares. A sua

estrutura resulta da ligao de uma molcula de glicerol com dois cidos gordos e com uma

molcula de cido fosfrico.

Os fosfolpidos so molculas anfipticas, isto , possuem uma parte polar (hidroflica) e

uma parte apolar (hidrofbica).

Figura 50 Fosfolpido

Figura 51 - Estrutura da membrana


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Os lpidos constituem um dos grupos de compostos orgnicos vitais para os organismos.

Desempenham vrias funes:

Funo energtica

Funo estrutural (membranas celulares, com fosfolpidos e colesterol)

Funo protetora (ceras de revestimento de plantas e animais)

Funo vitamnica (constituio das vitaminas E e K)

Funo hormonal (hormonas sexuais)

4.2.3. Prtidos

Os prtidos so compostos quaternrios, constitudos por C, H, O e N, podendo

tambm conter outros elementos como S, P, Mg, Fe, Cu, etc.

De acordo com a sua complexidade, os prtidos podem-se classificar em aminocidos,

pptidos e protenas.

Os aminocidos so prtidos mais simples, constituindo as unidades estruturais dos

pptidos e das protenas, j que podem ligar-se entre si, formando cadeias de tamanho

varivel.

Existem cerca de 20 aminocidos que entram na constituio dos prtidos de todas as

espcies de seres vivos.

Todos eles possuem um grupo amina (NH2), um grupo carboxilo (COOH) e um tomo

de hidrognio ligados ao mesmo tomo de carbono. Existe ainda uma poro da molcula (R),

que varia de aminocido para aminocido.

Figura 52 exemplos de aminocidos


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Os pptidos so o resultado da unio entre dois ou mais aminocidos, que se efe tua

atravs de uma ligao qumica covalente, denominada ligao peptdica. A ligao peptdica

estabelece-se entre o grupo carboxilo de um aminocido e o grupo amina de outro.

Os pptidos formados por dois aminocidos denominam-se dipptidos, os que so

formados por trs, tripptidos, e assim sucessivamente.

As cadeias peptdicas podem conter mais de cem aminocidos.

As que contm entre dois e vinte aminocidos designam-se oligopptidos, e as que

ultrapassam esse nmero chamam-se polipptidos.

As protenas so macromolculas constitudas por uma ou mais cadeias polipeptdicas

e apresentam uma estrutura tridimensional definida. So molculas com vrios nveis de

organizao.

Figura 53 Estrutura das Protenas

A importncia biolgica das protenas enorme dada a interveno crucial em todos os

processos biolgicos.

Funo estrutural

Funo enzimtica

Funo de transporte

Funo hormonal

Funo imunolgica

Funo motora

Funo reserva


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4.2.4. cidos Nucleicos - DNA e RNA

Existem cinco tipos de bases azotadas:

- Adenina (A) e Guanina (G) (bases pricas possuem dois anis); - Citosina (C) e Timina (T) e Uracilo (U) (bases pirimdicas possuem um anel).

A timina s existe no DNA e o uracilo s existe no RNA. As restantes so comuns aos dois

compostos.

No DNA, as bases ligam-se entre si por complementariedade: citosina de um nucletido

de uma cadeia, liga-se uma guanina do nucletido de outra cadeia; adenina liga-se a timina.

Relativamente s pentoses, o DNA contm desoxirribose e o RNA contm ribose.

Figura 54 Constituio do DNA e do RNA

Quer nos procariontes quer nos eucariontes o DNA o suporte universal da informao

gentica, controlando a atividade celular.

Cada organismo nico porque portador de um DNA nico, do ponto de vista informativo.

O DNA e o RNA intervm na sntese de protenas.

moduloa1 bio

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