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Fotossíntese
Quando os sacerdotes das religiões primitivas prestavam culto ao Sol, estavam
certamente executando algo mais que um mero ato simbólico. De uma forma ou de
outra, reconheciam um fato mais tarde confirmado pela ciência moderna: toda a vida
terrestre depende em última análise das radiações solares, graças às quais se forma a
matéria orgânica.
Fotossíntese é o processo pelo qual as plantas verdes e alguns outros organismos
transformam energia luminosa em energia química. Nas plantas verdes, a fotossíntese
aproveita a energia da luz solar para converter dióxido de carbono, água e minerais
em compostos orgânicos e oxigênio gasoso. Além das plantas verdes, incluem-se
entre os organismos fotossintéticos certos protistas (como as diatomáceas e as
euglenoidinas), as cianófitas (algas verde-azuladas) e diversas bactérias.
Características gerais. Por meio da fotossíntese constituem-se substâncias complexas
integradas por elevado número de átomos. Para isso, parte-se de compostos muito
simples, por meio dos quais se cria o alimento básico de que dependem numerosos
organismos, entre os quais os fungos e os animais, incapazes de realizar o processo
por si mesmos e, por isso, obrigados a obter a matéria orgânica já elaborada. As
bactérias fotossintéticas que executam esse processo são chamadas autotróficas, isto é,
promovem a síntese do próprio alimento, em oposição às heterotróficas, que vivem à
custa de outros seres vivos.
Aristóteles já havia observado que as plantas necessitavam de luz solar para adquirir a
cor verde, mas o estudo propriamente dito da fotossíntese começou em 1771 com as
observações efetuadas por Joseph Priestley. Esse químico inglês comprovou que uma
planta confinada numa redoma de cristal produzia uma substância (mais tarde
identificada como o oxigênio) que permitia a combustão. Também na segunda metade
do século XVIII o holandês Jan Ingenhousz sustentou que o dióxido de carbono do ar
era utilizado como nutriente pelas plantas, e no começo do século XIX Nicolas-
Théodore de Saussure demonstrou que os vegetais incorporavam água a seus tecidos.
Outros dados vieram completar os conhecimentos até então disponíveis sobre a
nutrição vegetal. Observou-se, por exemplo, que o nitrogênio era sempre retirado do
solo, assim como diversos sais e minerais, e que a energia proveniente do Sol se
transformava de algum modo em energia química, que ficava armazenada numa série
de produtos em virtude de um processo já então denominado fotossíntese.
Na segunda década do século XIX, isolou-se uma substância, a clorofila, que é a
responsável pela cor verde das plantas e desempenha papel importante na síntese da
matéria orgânica; mais tarde, Julius von Sachs demonstrou que esse composto se
localizava em orgânulos celulares característicos, posteriormente chamados
cloroplastos. O desenvolvimento das técnicas bioquímicas possibilitou em 1954 isolar
e extrair intactos esses orgânulos, quando Daniel Israel Arnon obteve cloroplastos a
partir das células do espinafre e conseguiu reproduzir em laboratório as reações
completas da fotossíntese.
Essas e outras descobertas permitiram determinar que a fotossíntese ocorre em duas
fases: uma clara, em que a energia luminosa solar é captada e a molécula de água se
decompõe para utilização do hidrogênio e liberação do oxigênio, e outra escura, em
que se verifica o chamado ciclo de Calvin, assim denominado em homenagem ao
bioquímico americano Melvin Calvin, que o pesquisou. Nessa fase, o carbono
procedente do dióxido de carbono do ar se fixa e se integra numa molécula
carboidratada.
Cloroplastos. A fotossíntese produz-se em orgânulos especiais da célula vegetal
denominados cloroplastos, de forma alongada, elíptica ou globular e revestidos de
uma membrana dupla. Em certas algas unicelulares só existe um cloroplasto,
enquanto em outras, como as do gênero Spirogyra, o orgânulo é achatado como uma
fita, e dispõe-se helicoidalmente. Nas plantas superiores pode haver várias dezenas de
cloroplastos, cujo tamanho se mede em micrômetros (um micrômetro é a milésima
parte de um milímetro).
A membrana externa é muito frágil e a interna apresenta numerosas dobras que
formam discos achatados chamados tilacóides, que por sua vez se empilham e
formam estruturas denominadas granos (ou grana, plural latino de granum). Aqui se
realiza a fase clara da fotossíntese. Os granos são unidos entre si por pequenas
lâminas semelhantes a varetas, as lamelas. O resto do conteúdo do cloroplasto,
semifluido, é o que se conhece como estroma e nele ocorrem a fase escura e o ciclo de
fixação do carbono. Os cloroplastos encontram-se nos órgãos verdes da planta, mas
são especialmente abundantes nas folhas, órgãos em que se realiza a maior parte da
fotossíntese nos vegetais superiores.
Clorofila. A substância a que as plantas devem sua cor verde e que é um dos
principais pigmentos captadores da luz é a clorofila. Além dela, existem outros
compostos fotossintéticos como as ficobilinas, de cor azul ou avermelhada, ou os
carotenóides, amarelados e responsáveis pelas cores purpúreas, vermelhas ou
alaranjadas de muitas algas.
A molécula da clorofila apresenta grande complexidade estrutural e compõe-se de
diversos elementos como carbono, oxigênio, hidrogênio e nitrogênio, mais um átomo
de magnésio. Este último se encontra unido a quatro átomos de nitrogênio, que
constituem uma série de anéis ou estruturas químicas fechadas, os núcleos pirrólicos.
Existe ainda uma longa cadeia chamada fitol, que se forma como uma comprida cauda
e é integrada, quase totalmente, por átomos de carbono e de hidrogênio.
Diferenciam-se vários tipos de clorofila, cada um dos quais se encontra
preferencialmente num determinado organismo vegetal. Assim, as plantas superiores
dispõem dos tipos a e b, enquanto as algas vermelhas têm clorofila d e as bactérias
fotossintéticas possuem uma molécula mais simples, a bacterioclorofila. A clorofila
tem a propriedade de absorver energia luminosa e emitir um elétron de sua molécula,
o qual é transferido para outros compostos e transportado para utilização na fase
escura.
Fase clara. A fase clara da fotossíntese verifica-se na presença da luz, pois é ela que
fornece a energia necessária para que ocorra todo o processo. A energia luminosa
quebra a molécula de água, formada por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio
(H2O), e libera o hidrogênio componente, enquanto o oxigênio se desprende, reação
que se denomina fotólise da água. Os hidrogênios serão empregados na formação de
uma série de moléculas redutoras (passam elétrons para outras), que mais tarde cedem
o mesmo hidrogênio ao dióxido de carbono (CO2), na fase escura.
Ao mesmo tempo, a luz chega à clorofila e faz com que desta se desprendam elétrons,
que passarão aos hidrogênios originados na fotólise da água por meio de uma cadeia
de substâncias transportadoras.
Na fase clara, portanto, prepara-se o material redutor (que cede elétrons) necessário à
segunda fase do processo fotossintético; produz-se oxigênio como resultado da quebra
da molécula de água; e formam-se, graças à contribuição energética da luz,
substâncias ricas em energia conhecidas como ATP (trifosfato de adenosina). Estas
contêm átomos de fósforo e, quando se decompõem, liberam a energia nelas
encerrada e possibilitam a ocorrência de reações biológicas imprescindíveis à vida do
organismo. O ATP pode ser considerado o combustível molecular dos seres vivos.
Em algumas bactérias fotossintéticas, a fase clara não determina o desprendimento de
oxigênio para o meio, já que contêm um tipo de clorofila diferente daquele que
possuem as plantas superiores.
Fase escura. Na ausência da luz, ocorrem no estroma do cloroplasto diversas e
complicadas reações (o ciclo de Calvin), graças às quais se formam as moléculas de
açúcares de que a planta necessita para viver. O carbono da molécula de dióxido de
carbono (CO2), que o vegetal tira do ar, capta os elétrons cedidos pelas moléculas
redutoras presentes no cloroplasto e passa a fazer parte de uma molécula de pentose,
açúcar de cinco átomos de carbono, que mais tarde se fraciona em duas moléculas,
cada uma com três átomos de carbono.
Esses últimos compostos sofrem uma série de modificações e, após sucessivos ciclos,
formam uma molécula de glicose, açúcar de grande importância para o metabolismo
de numerosos seres vivos. Como ocorre com todas as reações produzidas nos
organismos vivos, esses processos são regulados por diversas enzimas, compostos que
possibilitam e aceleram a conversão de umas substâncias em outras.
Fotossíntese e respiração. As células das plantas têm determinadas necessidades
energéticas para poderem realizar suas funções, e para tal requerem um consumo
contínuo de oxigênio. Dessa forma, os vegetais produzem oxigênio na fase clara da
fotossíntese e, paralelamente, absorvem esse elemento do meio em que se encontram.
Do que se acaba de expor, poder-se-ia deduzir que o balanço líquido estaria
equilibrado e que, em definitivo, não se geraria excedente de oxigênio, mas isso não é
certo: na realidade, a quantidade produzida durante o dia ultrapassa significativamente
a consumida.
A maior percentagem de oxigênio produzido corresponde às algas marinhas e às
plantas unicelulares. Entre as plantas superiores, a contribuição mais notável é a dos
grandes bosques e florestas tropicais. Nesse sentido, justifica-se classificar a
Amazônia como o autêntico pulmão da Terra, pelo que a intervenção humana na
região deve ser particularmente prudente, a fim de não alterar de forma irreversível
esse verdadeiro paraíso: a alteração acarretaria conseqüências imprevisíveis em escala
planetária.
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Fotossíntese
Fotossíntese
Quando os sacerdotes das religiões primitivas prestavam culto ao Sol, estavam
certamente executando algo mais que um mero ato simbólico. De uma forma ou de
outra, reconheciam um fato mais tarde confirmado pela ciência moderna: toda a vida
terrestre depende em última análise das radiações solares, graças às quais se forma a
matéria orgânica.
Fotossíntese é o processo pelo qual as plantas verdes e alguns outros organismos
transformam energia luminosa em energia química. Nas plantas verdes, a fotossíntese
aproveita a energia da luz solar para converter dióxido de carbono, água e minerais
em compostos orgânicos e oxigênio gasoso. Além das plantas verdes, incluem-se
entre os organismos fotossintéticos certos protistas (como as diatomáceas e as
euglenoidinas), as cianófitas (algas verde-azuladas) e diversas bactérias.
Características gerais. Por meio da fotossíntese constituem-se substâncias complexas
integradas por elevado número de átomos. Para isso, parte-se de compostos muito
simples, por meio dos quais se cria o alimento básico de que dependem numerosos
organismos, entre os quais os fungos e os animais, incapazes de realizar o processo
por si mesmos e, por isso, obrigados a obter a matéria orgânica já elaborada. As
bactérias fotossintéticas que executam esse processo são chamadas autotróficas, isto é,
promovem a síntese do próprio alimento, em oposição às heterotróficas, que vivem à
custa de outros seres vivos.
Aristóteles já havia observado que as plantas necessitavam de luz solar para adquirir a
cor verde, mas o estudo propriamente dito da fotossíntese começou em 1771 com as
observações efetuadas por Joseph Priestley. Esse químico inglês comprovou que uma
planta confinada numa redoma de cristal produzia uma substância (mais tarde
identificada como o oxigênio) que permitia a combustão. Também na segunda metade
do século XVIII o holandês Jan Ingenhousz sustentou que o dióxido de carbono do ar
era utilizado como nutriente pelas plantas, e no começo do século XIX Nicolas-
Théodore de Saussure demonstrou que os vegetais incorporavam água a seus tecidos.
Outros dados vieram completar os conhecimentos até então disponíveis sobre a
nutrição vegetal. Observou-se, por exemplo, que o nitrogênio era sempre retirado do
solo, assim como diversos sais e minerais, e que a energia proveniente do Sol se
transformava de algum modo em energia química, que ficava armazenada numa série
de produtos em virtude de um processo já então denominado fotossíntese.
Na segunda década do século XIX, isolou-se uma substância, a clorofila, que é a
responsável pela cor verde das plantas e desempenha papel importante na síntese da
matéria orgânica; mais tarde, Julius von Sachs demonstrou que esse composto se
localizava em orgânulos celulares característicos, posteriormente chamados
cloroplastos. O desenvolvimento das técnicas bioquímicas possibilitou em 1954 isolar
e extrair intactos esses orgânulos, quando Daniel Israel Arnon obteve cloroplastos a
partir das células do espinafre e conseguiu reproduzir em laboratório as reações
completas da fotossíntese.
Essas e outras descobertas permitiram determinar que a fotossíntese ocorre em duas
fases: uma clara, em que a energia luminosa solar é captada e a molécula de água se
decompõe para utilização do hidrogênio e liberação do oxigênio, e outra escura, em
que se verifica o chamado ciclo de Calvin, assim denominado em homenagem ao
bioquímico americano Melvin Calvin, que o pesquisou. Nessa fase, o carbono
procedente do dióxido de carbono do ar se fixa e se integra numa molécula
carboidratada.
Cloroplastos. A fotossíntese produz-se em orgânulos especiais da célula vegetal
denominados cloroplastos, de forma alongada, elíptica ou globular e revestidos de
uma membrana dupla. Em certas algas unicelulares só existe um cloroplasto,
enquanto em outras, como as do gênero Spirogyra, o orgânulo é achatado como uma
fita, e dispõe-se helicoidalmente. Nas plantas superiores pode haver várias dezenas de
cloroplastos, cujo tamanho se mede em micrômetros (um micrômetro é a milésima
parte de um milímetro).
A membrana externa é muito frágil e a interna apresenta numerosas dobras que
formam discos achatados chamados tilacóides, que por sua vez se empilham e
formam estruturas denominadas granos (ou grana, plural latino de granum). Aqui se
realiza a fase clara da fotossíntese. Os granos são unidos entre si por pequenas
lâminas semelhantes a varetas, as lamelas. O resto do conteúdo do cloroplasto,
semifluido, é o que se conhece como estroma e nele ocorrem a fase escura e o ciclo de
fixação do carbono. Os cloroplastos encontram-se nos órgãos verdes da planta, mas
são especialmente abundantes nas folhas, órgãos em que se realiza a maior parte da
fotossíntese nos vegetais superiores.
Clorofila. A substância a que as plantas devem sua cor verde e que é um dos
principais pigmentos captadores da luz é a clorofila. Além dela, existem outros
compostos fotossintéticos como as ficobilinas, de cor azul ou avermelhada, ou os
carotenóides, amarelados e responsáveis pelas cores purpúreas, vermelhas ou
alaranjadas de muitas algas.
A molécula da clorofila apresenta grande complexidade estrutural e compõe-se de
diversos elementos como carbono, oxigênio, hidrogênio e nitrogênio, mais um átomo
de magnésio. Este último se encontra unido a quatro átomos de nitrogênio, que
constituem uma série de anéis ou estruturas químicas fechadas, os núcleos pirrólicos.
Existe ainda uma longa cadeia chamada fitol, que se forma como uma comprida cauda
e é integrada, quase totalmente, por átomos de carbono e de hidrogênio.
Diferenciam-se vários tipos de clorofila, cada um dos quais se encontra
preferencialmente num determinado organismo vegetal. Assim, as plantas superiores
dispõem dos tipos a e b, enquanto as algas vermelhas têm clorofila d e as bactérias
fotossintéticas possuem uma molécula mais simples, a bacterioclorofila. A clorofila
tem a propriedade de absorver energia luminosa e emitir um elétron de sua molécula,
o qual é transferido para outros compostos e transportado para utilização na fase
escura.
Fase clara. A fase clara da fotossíntese verifica-se na presença da luz, pois é ela que
fornece a energia necessária para que ocorra todo o processo. A energia luminosa
quebra a molécula de água, formada por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio
(H2O), e libera o hidrogênio componente, enquanto o oxigênio se desprende, reação
que se denomina fotólise da água. Os hidrogênios serão empregados na formação de
uma série de moléculas redutoras (passam elétrons para outras), que mais tarde cedem
o mesmo hidrogênio ao dióxido de carbono (CO2), na fase escura.
Ao mesmo tempo, a luz chega à clorofila e faz com que desta se desprendam elétrons,
que passarão aos hidrogênios originados na fotólise da água por meio de uma cadeia
de substâncias transportadoras.
Na fase clara, portanto, prepara-se o material redutor (que cede elétrons) necessário à
segunda fase do processo fotossintético; produz-se oxigênio como resultado da quebra
da molécula de água; e formam-se, graças à contribuição energética da luz,
substâncias ricas em energia conhecidas como ATP (trifosfato de adenosina). Estas
contêm átomos de fósforo e, quando se decompõem, liberam a energia nelas
encerrada e possibilitam a ocorrência de reações biológicas imprescindíveis à vida do
organismo. O ATP pode ser considerado o combustível molecular dos seres vivos.
Em algumas bactérias fotossintéticas, a fase clara não determina o desprendimento de
oxigênio para o meio, já que contêm um tipo de clorofila diferente daquele que
possuem as plantas superiores.
Fase escura. Na ausência da luz, ocorrem no estroma do cloroplasto diversas e
complicadas reações (o ciclo de Calvin), graças às quais se formam as moléculas de
açúcares de que a planta necessita para viver. O carbono da molécula de dióxido de
carbono (CO2), que o vegetal tira do ar, capta os elétrons cedidos pelas moléculas
redutoras presentes no cloroplasto e passa a fazer parte de uma molécula de pentose,
açúcar de cinco átomos de carbono, que mais tarde se fraciona em duas moléculas,
cada uma com três átomos de carbono.
Esses últimos compostos sofrem uma série de modificações e, após sucessivos ciclos,
formam uma molécula de glicose, açúcar de grande importância para o metabolismo
de numerosos seres vivos. Como ocorre com todas as reações produzidas nos
organismos vivos, esses processos são regulados por diversas enzimas, compostos que
possibilitam e aceleram a conversão de umas substâncias em outras.
Fotossíntese e respiração. As células das plantas têm determinadas necessidades
energéticas para poderem realizar suas funções, e para tal requerem um consumo
contínuo de oxigênio. Dessa forma, os vegetais produzem oxigênio na fase clara da
fotossíntese e, paralelamente, absorvem esse elemento do meio em que se encontram.
Do que se acaba de expor, poder-se-ia deduzir que o balanço líquido estaria
equilibrado e que, em definitivo, não se geraria excedente de oxigênio, mas isso não é
certo: na realidade, a quantidade produzida durante o dia ultrapassa significativamente
a consumida.
A maior percentagem de oxigênio produzido corresponde às algas marinhas e às
plantas unicelulares. Entre as plantas superiores, a contribuição mais notável é a dos
grandes bosques e florestas tropicais. Nesse sentido, justifica-se classificar a
Amazônia como o autêntico pulmão da Terra, pelo que a intervenção humana na
região deve ser particularmente prudente, a fim de não alterar de forma irreversível
esse verdadeiro paraíso: a alteração acarretaria conseqüências imprevisíveis em escala
planetária.
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terça-feira, 18 de maio de 2010
Célula
Célula
Todo ser vivo é composto de células, de tamanho tão reduzido que só podem ser
observadas através do microscópio, e tão numerosas que no ser humano adulto
somam cerca de cem trilhões.
A célula é o mais diminuto componente vivo em que pode ser decomposto qualquer
tecido animal ou vegetal. Isoladas e livres, as células apresentam forma esférica; nos
tecidos podem assumir forma cilíndrica, cónica, espiralada etc. Seu tamanho e
estrutura também variam de acordo com a natureza do tecido. Existem organismos,
como as bactérias, as algas azuis e os protozoários, que se compõem de uma única
célula, e por isso são chamados unicelulares.
Estrutura celular. O conjunto vivo da célula é o protoplasma e se compõe de
membrana plasmática, citoplasma e núcleo. A membrana plasmática, que existe em
todas as células conhecidas, envolve o conteúdo celular e o separa do meio exterior.
Trata-se de uma película muito fina, de contorno irregular, que, além de servir de
envoltório, tem a função de selecionar as substâncias que entram ou saem das células,
e de providenciar a regeneração celular. Graças às proteínas, a membrana possui
elasticidade, resistência mecânica e baixa tensão superficial; e devido aos lipídios,
tem alta resistência elétrica e permeabilidade às substâncias lipossolúveis. Nos
vegetais, além da membrana, existe outro envoltório mais externo, a parede celular,
cujo componente mais abundante é a celulose. Nas células vegetais jovens, a parede é
relativamente delgada e chama-se primária; nas adultas, a deposição de celulose e
outras substâncias determina o aparecimento da chamada parede secundária.
A região compreendida entre a membrana e o núcleo é o citoplasma. O hialoplasma é
um líquido gelatinoso constituído principalmente de água e proteínas, que preenche o
citoplasma. Na parte externa da célula, chamada ectoplasma, o hialoplasma se
apresenta denso, em estado de gel; na parte interna, chamada endoplasma, mostra-se
mais fluido, em forma de sol. Esses estados, de gel e sol, podem sofrer mudanças e se
transformar um no outro, sobretudo nos movimentos citoplasmáticos, como o
movimento amebóide e a ciclose. É no movimento amebóide que a membrana emite
certas projeções temporárias chamadas pseudópodes, para permitir a locomoção da
célula ou captura de alimento. A ciclose forma uma corrente que carrega os orgânulos
e distribui substâncias ao longo do citoplasma.
Os orgânulos celulares, ou organelas, são estruturas citoplasmáticas que realizam
determinadas funções essenciais à vida da célula. São eles: retículo endoplasmático,
complexo de Golgi, lisossomos, plastos, mitocôndrias, vacúolos e centríolos. Há dois
tipos de retículo endoplasmático: o rugoso e o liso. O rugoso apresenta grânulos,
chamados ribossomos, constituídos de ribonucleoproteínas, e estão intimamente
associados à síntese de proteínas. O liso tem como principais funções aumentar a
superfície interna da célula para ativar enzimas e favorecer o metabolismo celular,
facilitar o intercâmbio de substâncias, auxiliar a circulação intracelular, armazenar
substâncias, regular a pressão osmótica e produzir lipídios.
O complexo de Golgi consiste em um sistema de membranas lisas, que formam
vesículas e sáculos achatados, destinados a armazenar proteínas, proporcionar a
síntese de carboidratos e lipídios e organizar o acrossomo nos espermatozóides.
Acrossomo é uma estrutura, situada na cabeça do espermatozóide, formada pelo
acoplamento do complexo de Golgi com o núcleo do espermatozóide, e contém
enzimas que facilitam a perfuração do invólucro do óvulo para permitir a fecundação.
Os lisossomos são pequenas vesículas portadoras de enzimas digestivas, liberadas
pelo complexo de Golgi, com a finalidade de promover a digestão de substâncias
englobadas pelas células. Os plastos são organelas citoplasmáticas típicas das células
vegetais. De acordo com a coloração, dividem-se em leucoplastos (incolores) e
cromoplastos (coloridos). Os leucoplastos, segundo a substância que acumulam --
amidos, lipídios ou proteínas --, dividem-se em amiloplastos, oleoplastos e
proteoplastos. Os cromoplastos são portadores de diversos pigmentos, entre os quais
destacam-se as clorofilas, que absorvem a energia luminosa necessária à fotossíntese;
e os carotenóides, de pigmentação amarela, alaranjada ou vermelha, que contribuem
para a coloração de flores e frutos.
Os seres aeróbicos, isto é, que utilizam oxigênio em seu processo respiratório,
realizam a degradação das moléculas orgânicas em duas etapas. A primeira dá-se no
hialoplasma, sem a participação de oxigênio; a segunda, com oxigênio, ocorre no
interior de organelas citoplasmáticas, as mitocôndrias, que são verdadeiras usinas de
energia, onde a matéria orgânica é processada para fornecer a energia química
acumulada ao metabolismo celular. Portanto, quanto maior a atividade metabólica da
célula, maior o número de mitocôndrias. O conjunto de mitocôndrias de uma célula
chama-se condrioma.
Os vacúolos, estruturas freqüentes nas células vegetais, são verdadeiras bolsas,
delimitadas externamente por uma membrana denominada tonoplasto. Essa
membrana armazena uma solução aquosa, o suco vacuolar, que pode conter açúcares,
sais, óleos, pigmentos e outras substâncias. Os centríolos são organelas fibrilares,
geralmente dispostas nas células em pares perpendiculares. O conjunto de pares
chama-se diplossomo. Os centríolos não ocorrem nas células vegetais superiores; nas
inferiores e nas células animais relacionam-se com o processo de divisão celular.
Estrutura do núcleo. O núcleo desempenha dois papéis fundamentais nas células: é
portador dos fatores hereditários e controla as atividades metabólicas. A estrutura
nuclear varia, conforme a célula esteja ou não em divisão. Por isso, para se examinar a
estrutura do núcleo, é necessário estabelecer em que fase se encontra a célula. Se ela
se encontra em interfase, isto é, no intervalo entre duas divisões celulares, o núcleo
apresenta como componentes carioteca, cariolinfa, cromatina e nucléolo. A carioteca,
ou cariomembrana, envolve o conteúdo nuclear e é formada por duas membranas: --
lamela interna e lamela externa -- separadas pelo espaço perinuclear. A carioteca é
dotada de poros, que permitem a comunicação entre o material nuclear e o citoplasma.
Quanto maior a atividade celular, maior o número de poros.
A cariolinfa, nucleoplasma ou suco nuclear, é uma massa incolor constituída
principalmente de água e proteínas. A cromatina representa o material genético
contido no núcleo. Seu aspecto é o de um emaranhado de filamentos longos e finos,
os cromonemas. Durante a divisão celular, espiralizam-se e se tornam mais curtos e
grossos. São então denominados cromossomos. Estes apresentam dois tipos de
constrição: primária, onde se localiza o centrômero, estrutura relacionada ao
movimento dos cromossomos; e secundária, sem centrômero, que abriga moléculas de
ácido desoxirribonucléico (ADN), responsáveis pela formação de moléculas de ácido
ribonucléico (ARN) ribossômico, que vão organizar o nucléolo. Este é um corpúsculo
esponjoso, em contato direto com o suco nuclear.
Cromossomos e genes. Do ponto de vista químico, os cromossomos são filamentos de
cromatina formados por moléculas de ADN e proteínas. A seqüência de base de ADN
cromossômico capaz de determinar a síntese de uma proteína é o gene. Cada
cromossomo pode conter inúmeros genes. Nas células somáticas, que constituem o
corpo, existem diversos tipos de cromossomos, conforme a espécie considerada. Estes
podem agrupar-se dois a dois, e cada par é constituído por cromossomos com genes
que se correspondem mutuamente, isto é, são homólogos.
Na espécie humana, as células somáticas contêm 46 cromossomos, dos quais 44 são
autossomos -- sem implicação com o sexo -- e os outros dois são chamados sexuais,
porque determinam o sexo do indivíduo. Na mulher, os dois cromossomos sexuais são
iguais e chamados de X. No homem, há um cromossomo X e outro Y. Nas células das
fêmeas de mamíferos+ encontra-se uma forma, situada junto à carioteca do núcleo,
denominada cromatina sexual, ou corpúsculo de Barr. O número desses corpúsculos
corresponde ao número de cromossomos X menos 1. Nas células normais dos machos
não existe cromatina sexual.
De acordo com a estrutura e organização do material nuclear existente nas células,
podem-se distinguir dois grupos básicos de organismos: procariontes e eucariontes.
Os primeiros são organismos unicelulares, cuja célula, chamada procariota, não tem
núcleo individualizado, nem carioteca ou nucléolo. Os eucariontes têm células com
núcleos individualizados, com material genético típico.
Tipo de ARN. Uma célula pode conter três tipos básicos de ARN: o ARN mensageiro
ou ARNm, produzido diretamente do ADN, do qual se destaca para migrar para o
citoplasma e associar-se aos ribossomos. Esse mecanismo de formação denomina-se
transcrição. O ARN transportador, ou ARNt, formado por uma cadeia pequena de
nucleotídeos, produzida no núcleo a partir do ADN, migra para o citoplasma, com
função de capturar aminoácidos e transportá-los para o ARN mensageiro, que se
encontra associado aos ribossomos. O ARNt é dotado de uma região específica para
cada aminoácido e de outra codificada, que determina seu lugar apropriado na
molécula de ARNm. Existe, portanto, um ARNt para cada aminoácido. O ARN
ribossômico, ou ARNr, origina-se do ADN em regiões especiais do cromossomo
relacionadas com o nucléolo. Ao migrar para o citoplasma, o ARNr associa-se a
proteínas, e forma os ribossomos. O mecanismo de produção de determinada proteína
a partir do ARN chama-se tradução, e ocorre nos ribossomos.
Divisão celular. Existem dois tipos básicos de divisão: a mitose, processo pelo qual as
células-filhas conterão o mesmo número de cromossomos da célula-mãe; e a meiose,
divisão em que as células-filhas conterão a metade do número de cromossomos da
célula-mãe. A mitose divide-se em quatro etapas: prófase, quando ocorrem alterações
na morfologia da célula e os cromossomos, já duplicados, entram em espiralização.
Cada cromossomo duplicado é constituído por duas cromátides, chamadas
cromátides-irmãs. Vem em seguida a metáfase, quando a espiralização chega ao
máximo e ocorre a duplicação dos centrômeros. As cromátides-irmãs se separam e
passam a constituir cromossomos-filhos. Na fase seguinte, a anáfise, cada
cromossomo-filho migra para um dos pólos das células. A última fase é a telófase,
quando os cromossomos se despiralizam e a carioteca se organiza em torno de cada
conjunto cromossômico. No final dessa fase, completa-se a divisão do núcleo, ou
cariocinese, com a conseqüente formação de dois novos núcleos. Inicia-se então a
citocinese, que é a separação do citoplasma em duas regiões, com formação de duas
novas células-filhas.
Na meiose, há apenas uma duplicação cromossômica para cada duas divisões
nucleares. Produzem-se assim quatro células-filhas, com a metade do número de
cromossomos presentes na célula-mãe. Essa redução é de importância fundamental
para a manutenção do número constante de cromossomos da espécie. Na fecundação,
células haplóides (gametas) fundem-se e originam outras diplóides, e estas, por
meiose, formam outras haplóides. Graças a esse ciclo, em que a fecundação é
compensada pela meiose, mantém-se o número de cromossomos da espécie. Do
contrário, cada vez que ocorresse nova fecundação, duplicaria o número de
cromossomos a cada geração, o que terminaria por levar a espécie a um impasse
biológico. Embora seja um processo contínuo, a meiose ocorre em duas divisões
nucleares sucessivas -- denominadas meiose I e meiose II.
Bioquímica celular. Os componentes químicos das células podem ser orgânicos e
inorgânicos. Os componentes orgânicos são carboidratos, lipídios, proteínas, enzimas,
ácidos nucléicos e vitaminas. A água é de fundamental importância para os seres
vivos, porque atua como dispersante de diversos compostos orgânicos e inorgânicos.
Serve também como veículo para o intercâmbio de moléculas entre os líquidos intra e
extracelular. Exerce ainda o papel de lubrificante nas articulações ósseas e entre os
órgãos e, pela evaporação, contribui para manter a temperatura do corpo em níveis
adequados à vida.
Os sais minerais encontram-se nos seres vivos em duas formas básicas: solúvel e
insolúvel. No primeiro caso, encontram-se dissolvidos na água em forma de íons, e
agem como ativadores das enzimas, como componentes estruturais de moléculas
orgânicas fundamentais e participam da manutenção do equilíbrio osmótico. Na forma
insolúvel, os sais minerais se encontram imobilizados na composição do esqueleto.
Assim, por exemplo, nos vertebrados os fosfatos de cálcio contribuem para a rigidez
dos ossos; nos corais, os carbonatos de cálcio organizam o esqueleto externo; os sais
de silício conferem grande rigidez à carapaça externa das algas; e os sais de cálcio são
fundamentais para a composição da casca do ovo.
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