As coisas vivas são altamente organizadas e estruturadas, seguindo uma hierarquia de escala de pequena para grande (Figura 1). O átomo é a menor e mais fundamental unidade de matéria. É constituído por um núcleo rodeado por electrões. Os átomos combinam-se para formar moléculas, que são estruturas químicas que consistem em pelo menos dois átomos mantidos juntos por uma ligação química. Nas plantas, animais e muitos outros tipos de organismos, as moléculas juntam-se de formas específicas para criar estruturas chamadas organelas. As organelas são pequenas estruturas que existem dentro das células e desempenham funções especializadas. Como discutido com mais detalhe abaixo, todos os seres vivos são feitos de uma ou mais células.
Na maioria dos organismos multicelulares, as células combinam-se para fazer tecidos, que são grupos de células semelhantes que desempenham a mesma função. Os órgãos são colecções de tecidos agrupados com base numa função comum. Os órgãos estão presentes não só nos animais, mas também nas plantas. Um sistema de órgãos é um nível superior de organização que consiste em órgãos funcionalmente relacionados. Por exemplo, os animais vertebrados têm muitos sistemas de órgãos, tais como o sistema circulatório que transporta sangue por todo o corpo e de e para os pulmões; inclui órgãos como o coração e vasos sanguíneos. Os organismos são entidades vivas individuais. Por exemplo, cada árvore de uma floresta é um organismo.
Todos os indivíduos de uma espécie que vivem dentro de uma área específica são colectivamente denominados população. Uma comunidade é o conjunto de diferentes populações que habitam uma área comum. Por exemplo, todas as árvores, flores, insectos e outras populações de uma floresta formam a comunidade da floresta. A floresta em si é um ecossistema. Um ecossistema consiste em todos os seres vivos de uma determinada área juntamente com as partes abióticas, ou não vivas, desse ambiente, tais como o azoto no solo ou a água da chuva. Ao mais alto nível de organização, a biosfera é a colecção de todos os ecossistemas, e representa as zonas de vida na Terra. Inclui terra, água e porções da atmosfera.
Teoria Celular
Fechar os olhos e imaginar uma parede de tijolo. Qual é o bloco básico de construção dessa parede? Trata-se de um único tijolo, claro. Tal como uma parede de tijolo, o seu corpo é composto por blocos de construção básicos e os blocos de construção do seu corpo são células. O seu corpo tem muitos tipos de células, cada uma especializada para um fim específico. Tal como uma casa é feita de uma variedade de materiais de construção, o corpo humano é construído a partir de muitos tipos de células. Por exemplo, as células ósseas ajudam a apoiar e proteger o corpo. As células do sistema imunitário combatem as bactérias invasoras. E os glóbulos vermelhos transportam oxigénio por todo o corpo. Cada um destes tipos de células desempenha um papel vital durante o crescimento, desenvolvimento e manutenção quotidiana do corpo. Contudo, apesar da sua enorme variedade, todas as células partilham certas características fundamentais.
Os microscópios que usamos hoje em dia são muito mais complexos do que os usados nos anos 1600 por Antony van Leeuwenhoek, um lojista holandês que tinha grande habilidade em fabricar lentes. Apesar das limitações das suas lentes agora emancipadas, van Leeuwenhoek observou os movimentos do organismo unicelular e do esperma, que ele colectivamente designou por “cápsulas animais”. Numa publicação de 1665 chamada Micrographia, o cientista experimental Robert Hooke cunhou o termo “célula” (do latim cella, que significa “pequena sala”) para as estruturas em forma de caixa que observou ao ver tecido de cortiça através de uma lente. Na década de 1670, van Leeuwenhoek descobriu bactérias e protozoários. Avanços posteriores na construção de lentes e microscópios permitiram a outros cientistas ver diferentes componentes no interior das células.
No final dos anos 1830, o botânico Matthias Schleiden e o zoólogo Theodor Schwann estudavam tecidos e propuseram a teoria unificada das células, que afirma que todos os seres vivos são compostos por uma ou mais células, que a célula é a unidade básica da vida, e que todas as novas células surgem a partir de células existentes. Estes princípios ainda hoje se mantêm. Existem muitos tipos de células, e todas estão agrupadas numa de duas grandes categorias: procariótica e eucariótica. As células animais, vegetais, fúngicas e protistas são classificadas como eucarióticas, enquanto que as bactérias e as células arcaicas são classificadas como procarióticas.
Todas as células partilham quatro componentes comuns: 1) uma membrana plasmática, uma cobertura exterior que separa o interior da célula do seu ambiente circundante; 2) citoplasma, que consiste numa região gelatinosa dentro da célula na qual se encontram outros componentes celulares; 3) ADN, o material genético da célula; e 4) ribossomas, partículas que sintetizam proteínas. Contudo, os procariotas diferem das células eucariotas de várias maneiras.
Componentes das células procariotas
Uma célula procariótica é um organismo simples, unicelular (unicelular) que carece de um núcleo, ou qualquer outra organela ligada a uma membrana. Em breve veremos que isto é significativamente diferente nos eucariotas. O DNA procariótico é encontrado na parte central da célula: uma região escurecida chamada nucleoide (Figura 1).
Unlike Archaea and e eucariotes, as bactérias têm uma parede celular feita de peptidoglicano (moléculas compostas de açúcares e aminoácidos) e muitas têm uma cápsula de polissacarídeo. A parede celular actua como uma camada extra de protecção, ajuda a célula a manter a sua forma, e previne a desidratação. A cápsula permite à célula fixar-se a superfícies no seu ambiente. Alguns procariotas têm flagella, pili, ou fimbriae. As flagelas são utilizadas para a locomoção. Pili são usadas para trocar material genético durante um tipo de reprodução chamado conjugação. Fimbriae são apêndices proteicos utilizados por bactérias para se ligarem a outras células.
Células eucarióticas
Uma célula eucariótica é uma célula que tem um núcleo ligado à membrana e outros compartimentos ligados à membrana chamados organelas. Existem muitos tipos diferentes de organelas, cada uma com uma função altamente especializada (ver Figura 3). A palavra eucariótica significa “núcleo verdadeiro” ou “núcleo verdadeiro”, aludindo à presença do núcleo ligado à membrana nestas células. A palavra “organela” significa “pequeno órgão” e, como já mencionado, as organelas têm funções celulares especializadas, tal como os órgãos do seu corpo têm funções especializadas.
Tamanho de célula
Em 0,1-5,0 µm de diâmetro, a maioria das células procarióticas são significativamente mais pequenas do que as células eucarióticas, que têm diâmetros entre 10-100 µm (Figura 3). O pequeno tamanho dos procariotas permite que os iões e as moléculas orgânicas que entram neles se espalhem rapidamente para outras partes da célula. Da mesma forma, quaisquer resíduos produzidos dentro de uma célula procariótica podem sair rapidamente. Contudo, as células eucarióticas maiores desenvolveram diferentes adaptações estruturais para melhorar o transporte celular. De facto, o grande tamanho destas células não seria possível sem estas adaptações. Em geral, o tamanho das células é limitado porque o volume aumenta muito mais rapidamente do que a superfície da célula. À medida que uma célula se torna maior, torna-se cada vez mais difícil para a célula adquirir materiais suficientes para suportar os processos dentro da célula, porque o tamanho relativo da área de superfície através da qual os materiais devem ser transportados diminui.
Animal Cells versus Plant Cells
Apesar das suas semelhanças fundamentais, existem algumas diferenças marcantes entre as células animais e vegetais (Figura 3). As células animais têm centríolos, centrosomas e lisossomas, enquanto que as células vegetais não têm. As células vegetais têm uma parede celular rígida que é externa à membrana plasmática, cloroplastos, plasmodesmados, e plastídeos utilizados para armazenamento, e um grande vacúolo central, enquanto que as células animais não.
Cloroplastos
De uma perspectiva ecológica, os cloroplastos são um tipo particularmente importante de organela porque realizam fotossíntese. A fotossíntese forma a base das cadeias alimentares na maioria dos ecossistemas. Os cloroplastos só se encontram em células eucarióticas, tais como plantas e algas. Durante a fotossíntese, dióxido de carbono, água e energia luminosa são utilizados para fazer glicose e oxigénio molecular. Uma grande diferença entre algas/plantas e animais é que as plantas/algas são capazes de fazer os seus próprios alimentos, como a glucose, enquanto que os animais devem obter alimentos consumindo outros organismos.
cloroplastos têm membranas exteriores e interiores, mas dentro do espaço delimitado pela membrana interior de um cloroplasto existe um conjunto de sacos de membrana interconectados e empilhados, cheios de fluidos, chamados tilacóides (Figura 4 abaixo). Cada pilha de tucóides é chamada de granum (plural = grana). O fluido encerrado pela membrana interna e que envolve o grana é chamado de estroma. Cada estrutura dentro do cloroplasto tem uma função importante, que é permitida pela sua forma particular. Um tema comum em biologia é que a forma e a função estão inter-relacionadas. Por exemplo, as pilhas ricas em membranas dos tilacóides fornecem uma ampla área de superfície para incorporar as proteínas e pigmentos vitais à fotossíntese.
Attribution
“Essentials of Environmental Science” de Kamala Doršner está licenciado sob CC BY 4.0. “Níveis de Organização de Coisas Vivas” por Open Stax está licenciado sob CC BY 4.0. Modificado dos originais por Matthew R. Fisher.