A Teoria Celular da Vida diz que todo organismo vivo precisa ser composto por células. É a capacidade de formar tais unidades funcionais que caracteriza e permite que todas as suas demais atividades possam ser desenvolvidas.
CITOPLASMA
Como visto no módulo anterior (Introdução à Citologia), os limites de uma célula são demarcados pela membrana citoplasmática. É essa estrutura que, por apresentar uma permeabilidade seletiva, possibilita a ocorrência de trocas entre os meios intracelular e extracelular.
Todo o espaço interno à membrana citoplasmática, portanto, será chamado de citoplasma. Este compartimento é preenchido por uma substância gelatinosa rica em água e sais minerais, o citosol (hialoplasma). É nesta região que se processam as mais diversas reações químicas de construção e quebra de moléculas cruciais à vida do organismo.
CITOESQUELETO
Existem células das mais variadas formas e funções. Algumas são achatadas e relacionadas à formação de barreiras, outras são fusiformes e voltadas à movimentação, algumas são cúbicas e se distinguem pela capacidade de troca de substâncias etc. Toda essa diversidade morfológica existe graças aos filamentos proteicos, presentes no citoplasma, que são capazes de deformar a membrana celular.
Existem três famílias principais de proteínas do citoesqueleto: microfilamentos, microtúbulos e filamentos intermediários. A distinção entre essas famílias se dá pelo tipo de proteína empregada em sua construção, pelo diâmetro da fibra construída, pela região ocupada na célula e por sua função ( figura 1).
SÍNTESE E SECREÇÃO DE MACROMOLÉCULAS
À exceção da água, o principal tipo de molécula presente em uma célula é a proteína. Tais substâncias atuam na defesa, na aceleração de reações químicas, na comunicação, no transporte e em algumas outras áreas importantes para um ser vivo.
A síntese de tais componentes depende de organelas chamadas ribossomos. Estes pequenos grânulos podem localizar-se dispersos no citoplasma ou associados a membranas do retículo endoplasmático granular (retículo endoplasmático rugoso). Funcionalmente, os ribossomos livres são responsáveis pela formação de proteínas que permanecerão na célula, como as bras do citoesqueleto. Proteínas sintetizadas no retículo endoplasmático, por outro lado, serão enviadas ao complexo de Golgi para que ocorra sua exportação ( figura 2).
Enquanto a presença de ribossomos caracteriza o retículo endoplasmático como granular, a sua ausência permitirá a classificação de outra organela: o retículo endoplasmático agranular (retículo endoplasmático liso). Este compartimento celular responde pela síntese de lipídios e pela eliminação de substâncias tóxicas através de enzimas localizadas em suas membranas ( figura 3).
Observação
Lipídios que precisem ser secretados, como alguns hormônios esteroidais, também serão enviados ao complexo de Golgi.
DIGESTÃO INTRACELULAR
Opostamente ao papel de síntese, desempenhado por organelas como ribossomos e retículo endoplasmático, existem vesículas membranosas intracelulares responsáveis pela quebra de substâncias presentes no citoplasma. Os lisossomos são bolsas formadas a partir do complexo de Golgi, que contêm em seu interior uma grande quantidade de enzimas digestivas.
Ao se unirem a outras organelas dani cadas ou a partículas ingeridas pelo organismo, os lisossomos possibilitam a ocorrência da digestão intracelular. Tal processo pode ser encarado como um mecanismo de obtenção de nutrientes, defesa contra parasitas ou, ainda, como uma forma de reciclagem que mantém a célula sempre viável e funcional (figura 4).
DEFESA CONTRA RADICAIS LIVRES
As células são capazes de produzir muitas espécies de radicais livres e outras substâncias com alto poder de destruição, como é o caso do peróxido de hidrogênio (H2O2). Essas moléculas atuam na defesa contra parasitas que tentam invadir e assumir o controle do organismo. O problema, no entanto, reside na produção em excesso que pode acabar disponibilizando H2O2 contra organelas importantes à célula, causando danos irreparáveis.
Para evitar problemas, vesículas conhecidas como peroxissomos empregam a enzima catalase na quebra do peróxido de hidrogênio. Mediante ação destas organelas, ocorre a liberação de água e gás oxigênio, inofensivos ao bem-estar do indivíduo ( figura 5).
CENTRÍOLOS
Os centríolos ( figura 6) são estruturas proteicas localizadas, em geral, aos pares. São formados por lamentos de microtúbulos, são responsáveis por organizar a distribuição do material genético durante a divisão celular ( figura 7) e, ainda, pela movimentação de cílios e flagelos ( fi gura 8).
ORGANELAS AUSENTES EM ANIMAIS
Algumas estruturas ausentes em células animais possibilitam a sua diferenciação de células vegetais. Estas apresentam, externamente à membrana citoplasmática, um envoltório protetor e permeável conhecido como parede celular celulósica. Internamente à membrana, no citoplasma, localizam-se os cloroplastos (voltados à produção de açúcares durante a fotossíntese) e o vacúolo de suco celular ou vacúolo central (voltado à regulação do volume de água e ao armazenamento de algumas substâncias produzidas pelo vegetal) ( figura 9).
METABOLISMO ENERGÉTICO
A capacidade que um organismo apresenta de assimilar energia para a produção de moléculas orgânicas envolve processos como a fotossíntese ou a quimiossíntese. De forma oposta, tais moléculas devem ser quebradas para que a energia nelas armazenada seja extraída e empregada nas atividades rotineiras através de conjuntos de reações químicas conhecidas como fermentação e respiração celular.
ANABOLISMO ENERGÉTICO
As reações químicas praticadas por vegetais, algas e algumas bactérias que envolvem a construção de açúcares, lipídios e proteínas estão englobadas como atividades anabólicas.
Algumas bactérias são capazes de fixar o nitrogênio, por exemplo. Elas atuam capturando formas simples desse elemento que se encontram disponíveis na atmosfera ou no solo, disponibilizando-as aos vegetais. Essa contribuição depende da oxidação de nitritos ou nitratos em reações que liberam energia o suficiente para que ocorra o investimento na construção de compostos orgânicos ( figura 10).
Reações de fotossíntese praticadas por algas e vegetais, por outro lado, dependem dos cloroplastos. Estas organelas apresentam duas membranas, uma interna e outra externa. O prolongamento de sua membrana interna (tilacoide) costuma sofrer invaginações e dobras que originam pilhas de pequenos discos: os granum. Todo espaço existente entre os granum e a membrana interna forma o estroma ( figura 11).
É importante ressaltar que os cloroplastos diferenciam-se apenas na presença de luz. Em sua ausência ou em situações particulares, os plastos podem acumular outros tipos de substâncias, como amido (amiloplastos) e óleos (oleoplastos).
As reações da fotossíntese ( figura 12) envolvem tanto a membrana tilacoide quanto o estroma, sendo divididas em fases de claro (fotoquímica) e escuro (enzimática). Durante a fase de claro, localizada no tilacoide, há a produção de moléculas de dois tipos a partir da captação de energia luminosa: (1) transportadoras de hidrogênios e elétrons ricos em energia (NADPH2) e (2) ricas em energia e doadoras de grupamentos fosfato (ATP). Estes produtos são consumidos durante a fase de escuro, localizada no estroma, dando origem aos compostos orgânicos, como a glicose, graças à fixação de gás carbônico.
Observação
O gás carbônico (CO2), consumido durante a fotossíntese, fornece átomos de carbono para a construção de compostos orgânicos. Por outro lado, o gás oxigênio (O2) é produzido e liberado por esses organismos através da quebra de moléculas de água.
CATABOLISMO ENERGÉTICO
A respiração celular e a fermentação têm por objetivo a disponibilização de energia para a realização de atividades celulares através da síntese de adenosina trifosfato (ATP). Esta molécula que funciona como a moeda energética da célula, será consumida a todo momento e em diversas situações ( figura 13)
REAÇÕES ANAERÓBIAS
Uma das formas de produzir ATP sem o emprego de gás oxigênio,a fermentação é praticada por muitos microrganismos. Por se tratarde um pequeno conjunto de reações químicas, este processo ocorre apenas no citoplasma e envolve duas etapas. Inicialmente, enquanto uma molécula de glicose é consumida (glicólise), se processa a síntese de ATP e de moléculas transportadoras de hidrogênio e elétrons ricos em energia (NADH2). O piruvato, também produzido nesta etapa, atua como ponto de partida para a fermentação propriamente dita, sendo substrato para a sua transformação em diversas moléculas.
De acordo com o organismo, tipos diferentes de fermentação podem ser realizadas. Humanos, por exemplo, juntamente a outros microrganismos como bactérias, são capazes de realizar somente a fermentação láctica e, ainda assim, apenas em seus músculos. Alguns fungos e tantas outras bactérias, por outro lado, podem originar álcool
etílico e gás carbônico durante a fermentação alcoólica (figura 14).
A produção de vinhos, cervejas e pães depende da fermentação alcoólica. Em bebidas fermentadas, este é o princípio da obtenção do etanol, enquanto para massas que precisam aumentar em tamanho, o produto chave é o gás carbônico, uma vez que o álcool evapora durante o preparo.
REAÇÕES AERÓBIAS
Ainda que a fermentação sirva à produção de energia, seu rendimento (duas moléculas de ATP) não é tão e ciente para que organismos de grande porte se mantenham ativos por tempo prolongado. Assim, a utilização do gás oxigênio (O2 ) possibilita maior extração de energia a partir da glicose através da respiração celular aeróbia.
Tratando-se de um grande conjunto de reações químicas, a respiração celular toma lugar nas mitocôndrias. Estas organelas, tais quais os cloroplastos, também apresentam duas membranas: uma externa e uma interna. As dobras da membrana interna, chamadas cristas mitocondriais, delimitam a matriz mitocondrial, rica em água e em sais (figura15)
A respiração celular é dividida em três fases ( figura 16): Glicólise: etapa que ocorre no citoplasma no qual há a produção de ATP, NADH2 e piruvato.
Ciclo de Krebs: etapa que ocorre na matriz mitocondrial em que há a produção de ATP, CO2, NADH2 e FADH2
Cadeia respiratória: etapa que ocorre nas cristas mitocondriais no qual há a produção de ATP a partir da energia contida nos elétrons transportados pelo NADH2 e FADH2.
