Célula
Célula é a unidade estrutural e funcional básica de todas as formas de vida ou organismos. O termo vem da palavra latina cellula cujo significado é 'pequeno aposento'. Uma célula biológica consiste basicamente em uma membrana celular semipermeável que envolve o citoplasma, o qual contém o material genético. A maioria das células só é visível ao microscópio. Com exceção de tipos celulares altamente diferenciados, a maioria das células é capaz de replicação e síntese de proteínas e alguns tipos delas são móveis. As células surgiram na Terra há cerca de quatro bilhões de anos.
As células foram descobertas pelo inglês Robert Hooke entre 1663 e 1665. Ao examinar em um microscópio rudimentar uma fina fatia de cortiça, verificou que era constituída por cavidades poliédricas, às quais chamou de células (do latim cella, pequeno aposento) por sua semelhança com as celas habitadas por monges cristãos em um mosteiro. Alguns anos depois, em 1674, Antonie van Leeuwenhoek, utilizando microscópios de invenção própria, foi o primeiro a analisar células vivas, sobretudo de algas. Ele desenhou protozoários, tais como o Vorticella da água da chuva, e bactérias de sua própria boca. A teoria celular foi estabelecida em 1839 por Matthias Schleiden e Theodor Schwann. A teoria afirma que todos os organismos são compostos por uma ou mais células, que as células são a unidade fundamental da estructura e função de todos os seres vivos, e que todas as células vem de células preexistentes.
Células procarióticas
Procariontes incluem as bactérias e archaeas, dois dos três domínios da vida. Células procarióticas foram as primeiras formas de vida na Terra. Elas são mais simples e menores do que células eucarióticas, e não possuem um núcleo celular e nem outras organelas delimitadas por membrana. O DNA de uma célula procariótica consiste em um único cromossomo circular que está em direto contato com o citoplasma. A região semelhante ao núcleo no citoplasma é denominada nucleoide. Os procariotos variam em tamanho, desde células muito pequenas, com diâmetro de aproximadamente 0,2 μm, até aquelas com mais de 700 μm de diâmetro. Uma célula procariótica possui três regiões:
Células eucarióticas
Plantas, animais, fungos, protozoários, e algas são todos eucariontes. Estas células são cerca de quinze vezes maiores que uma célula procariótica típica, e podem ser até mil vezes mais volumosas. A principal característica distinta de eucariotas em comparação a procariotas é a compartimentalização: a presença de organelas delimitadas por membrana (compartimentos) em que atividades específicas ocorrem. O mais importante entre eles é um núcleo celular, que contém o DNA da célula. Outras diferenças incluem:
Todas as células, sejam procarióticas ou eucarióticas, têm uma membrana que envolve a célula, regula o que se move para dentro e para fora (seletivamente permeável) e mantém o potencial elétrico da célula. Dentro da membrana, o citoplasma ocupa a maior parte do volume da célula. Todas as células (exceto glóbulos vermelhos que carecem de um núcleo celular e da maioria das organelas para acomodar o espaço máximo para hemoglobina) possuem DNA e RNA.
Membrana plasmática
A membrana plasmática é uma membrana biológica que envolve o citoplasma de uma célula. Em animais, a membrana plasmática é o limite externo da célula, enquanto em plantas e procariotos ela é geralmente coberta por uma parede celular. Esta membrana serve para separar e proteger uma célula de seu ambiente circundante e é composta principalmente de uma dupla camada de fosfolipídios, que são anfifílicos (parcialmente hidrofóbicos e parcialmente hidrofílicos). Portanto, a membrana é chamada de bicamada fosfolipídica. Incorporadas à membrana há uma variedade de moléculas de proteínas que actuam como canais e bombas que movem diferentes moléculas para dentro e para fora da célula. A membrana é dita ser 'semi-permeável', na medida em que pode deixar uma substância (molécula ou íon) passar livremente, passar através de uma forma limitada ou não passar de jeito nenhum. As membranas da superfície celular também contêm proteínas receptoras que permitem que as células detectem moléculas externas de sinalização, tais como hormonas.
Citoesqueleto
O citoesqueleto é uma rede de fibras que organizam e dão à célula força mecânica e manutenção da forma, além de controlar seus movimentos, fixar organelas. Também atua durante a endocitose, a absorção de materiais externos por uma célula, e na citocinese, a separação de células filhas após a divisão celular. Normalmente, 20-35% das proteínas de uma célula estão ligadas ao citoesqueleto, embora esta quantidade possa variar, sendo consideravelmente maior nas células musculares. O citoesqueleto eucariótico é composto por microfilamentos, filamentos intermediários e microtúbulos. Há um grande número de proteínas associadas a eles, cada uma controlando a estrutura de uma célula ao direcionar, agrupar e alinhar os filamentos. O citoesqueleto procariótico é menos estudado, mas está envolvido na manutenção da forma celular, polaridade e citocinese.
Material genético
Existem dois tipos diferentes de material genético: ácido desoxirribonucleico (DNA) e ácido ribonucleico (RNA). As células usam o DNA para o armazenamento de informações de longo prazo; a informação biológica contida em um organismo é codificada em sua sequência de DNA.
Organelas
Organelas são partes da célula que são adaptadas e/ou especializadas para realizar uma ou mais funções vitais, análogas aos órgãos do corpo humano, tais como o coração, pulmão e rim, com cada órgão exercendo uma função diferente. As células eucarióticas e procarióticas têm organelas, mas as organelas procarióticas são geralmente mais simples e não são ligadas à membrana. Existem vários tipos de organelas em uma célula. Algumas (como o núcleo e o aparelho de Golgi) são tipicamente solitárias, enquanto outras (como mitocôndrias, cloroplastos, peroxissomos e lisossomos) podem ser numerosas (centenas a milhares). O citosol é o fluido gelatinoso que preenche a célula e envolve as organelas.
Muitas células também possuem estruturas que existem total ou parcialmente externas à membrana celular. Essas estruturas são notáveis porque não são protegidas do ambiente externo pela membrana celular semipermeável. Para montar essas estruturas, seus componentes devem ser transportados através da membrana celular por processos de exportação.
Parede celular
Muitos tipos de células procarióticas e eucarióticas têm uma parede celular. A parede celular atua protegendo a célula mecânica e quimicamente de seu ambiente, e é uma camada adicional de proteção à membrana celular. Diferentes tipos de células têm paredes celulares feitas de diferentes materiais; as paredes das células vegetais são feitas principalmente de celulose, as paredes das células dos fungos são feitas de quitina e as paredes das células das bactérias são feitas de peptidoglicano.
Cílios
Em citologia, cílios são apêndices das células eucarióticas com movimento constante numa única direção. Este nome provém do latim, com o significado de pestana, pela sua similaridade aparente.
Célula procariótica
Uma cápsula gelatinosa está presente em algumas bactérias externamente à membrana e parede celular. A cápsula pode ser composta por polissacarídeos como em pneumococos e meningococos, por polipeptídeos como em Bacillus anthracis, ou por ácido hialurônico como em estreptococos. Flagelos são os organelos de mobilidade celular. Eles surgem a partir do citoplasma por extrusão através da parede celular. Eles são longos e grossos apêndices filamentados, proteínas em sua natureza. São mais comumente encontrados em células de bactérias, mas também são encontrados em algumas células animais. Alguns flagelos atuam como uma hélice rotativa em contraste aos cílios que agem mais como um remo.
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Replicação
A divisão celular envolve uma única célula (chamada de célula mãe) que se divide em duas células filhas. Isso leva ao crescimento em organismos multicelulares (o crescimento de tecidos) e à reprodução assexual em organismos unicelulares. As células procarióticas se dividem por fissão binária, enquanto as células eucarióticas geralmente passam por um processo de divisão nuclear, denominado mitose, seguido pela divisão da célula, chamada citocinese. Uma célula diploide também pode passar por meiose para produzir células haploides, geralmente quatro. As células haploides atuam como gametas em organismos multicelulares, fundindo-se para formar novas células diploides. Replicação do DNA, ou o processo de duplicação do genoma de uma célula, sempre acontece quando uma célula se divide por mitose ou fissão binária. Isso ocorre durante a fase S do ciclo celular. Na meiose, o DNA é replicado apenas uma vez, enquanto a célula se divide duas vezes. A replicação do DNA ocorre apenas antes da meiose I. A replicação do DNA não ocorre quando as células se dividem pela segunda vez, em meiose II.
Reparo de DNA
Em geral, as células de todos os organismos contêm sistemas enzimáticos que examinam seu DNA em busca de danos e realizam processos de reparo quando são detectados.
Crescimento e metabolismo
Entre sucessivas divisões celulares, as células crescem por meio do funcionamento do metabolismo celular. O metabolismo celular é o processo pelo qual as células individuais processam as moléculas de nutrientes. O metabolismo tem duas divisões distintas: o catabolismo, em que a célula quebra moléculas complexas para produzir energia e poder redutor, e o anabolismo, em que a célula usa energia e poder redutor para construir moléculas complexas e realizar outras funções biológicas. Açúcares complexos consumidos pelo organismo podem ser quebrados em moléculas de açúcar mais simples chamadas monossacarídeos, como glicose. Uma vez dentro da célula, a glicose é quebrada para formar trifosfato de adenosina (ATP), uma molécula que possui energia prontamente disponível, por meio de duas vias diferentes.
Síntese de proteínas
As células são capazes de sintetizar novas proteínas, essenciais para a modulação e manutenção das atividades celulares. Este processo envolve a formação de novas moléculas de proteína a partir de aminoácidos, com base na informação codificada em DNA/RNA. A síntese de proteínas geralmente consiste em duas etapas principais: transcrição e tradução. A transcrição é o processo em que a informação genética no DNA é usada para produzir uma fita complementar de RNA. Esta fita de RNA é então processada para formar RNA mensageiro (RNAm), que é livre para migrar através da célula. As moléculas de RNAm ligam-se a complexos de proteína-RNA chamados ribossomos localizados no citosol, onde são traduzidos em sequências polipeptídicas. O ribossomo medeia a formação de uma sequência polipeptídica com base na sequência de mRNA. A sequência de RNAm se relaciona diretamente com a sequência de polipeptídeo por ligação a moléculas adaptadoras de RNA transportador (RNAt) dentro do ribossomo. O novo polipeptídeo então se dobra em uma molécula de proteína tridimensional funcional.
Motilidade
Organismos unicelulares podem se mover para encontrar comida ou escapar de predadores, com o auxílio dos cílios e dos flagelos. Em organismos multicelulares, as células podem se mover durante processos como a desenvolvimento embrionário, assim como na cicatrização de feridas, na manutenção tecidual, no funcionamento do sistema imune e na metástase do câncer. A motilidade celular envolve a atividade coordenada dos filamentos do citoesqueleto em conjunto a uma série de proteínas acessórias, como as proteínas motoras, de adesão, receptoras, etc. Em agosto de 2020, os cientistas descreveram uma forma como as células — em particular as células de um fungo viscoso e células derivadas do câncer de pâncreas de camundongo — são capazes de navegar com eficiência e identificar as melhores rotas em labirintos complexos, gerando gradientes depois de quebrar atrativos químicos difusos que lhes permitem detectar as próximas junções do labirinto antes de alcançá-las, até mesmo em torno dos cantos.
