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Microscopia e escala

O objetivo desse bloco é criar a noção de tamanho em escala, utilizando como ferramenta o microscópio. Além disso, é importante mostrar que além de nossos olhos há um mundo de curiosidades, encantamento e informação. Porém, o mundo microbiológico pode ser extremamente abstrato para os alunos do Ensino Básico, pois, embora seja parte importante do dia-a-dia, o estudante não pode percebê-lo de forma mais direta por meio dos sentidos. Os organismos vivos estarão disponíveis para observação em quatro microscópios com um aumento de 100 vezes. Mock-ups destes mesmos organismos aumentados 100 vezes em relação ao seu tamanho real estarão disponíveis e próximos uns dos outros para efeito de comparação sobre uma régua aumentada na mesma proporção (1cm será equivalente a 1 metro). Serão mostrados entre outros microvermes, paramécios, rotíferos e euglena.

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Seção 6

A visualização do mundo microscópico

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Organismos gigantes? Não. Modelos aumentados 100 vezes.

Observações ao microscópio

Observações ao microscópio contribuem para estimular a curiosidade e o espírito de pesquisador nato do indivíduo, levando-o a observar a realidade concreta do mundo. Para tanto, devem ser criadas situações que permitem a realização de “tateios” experimentais que facilitam a descoberta e a construção das relações significativas entre os fenômenos. Além disso, a observação microscópica pode iniciar a percepção e a discussão das atividades vitais que ocorrem no interior de células que são controladas pelo material genético.

Visualizando as células

As células são pequenas e complexas. É difícil visualizar suas estruturas, descobrir sua composição molecular e também descobrir como funcionam seus componentes. O que podemos aprender sobre células depende dos instrumentos a nossa disposição.

O microscópio óptico é uma ferramenta fundamental para a observação das células. Uma das vantagens desse tipo de microscópio reside no fato da luz ser relativamente não destrutiva. Porém, a quantidade de detalhes que ele permite analisar é limitada. Os microscópios que utilizam outro tipo de radiação – em particular, o microscópio eletrônico – podem evidenciar (ou resolver) estruturas muito menor do que com a luz visível. Isso tem um custo, ou seja, as preparações para microscopia eletrônica são muito mais complexas de serem feitas e é difícil garantir que a imagem que se vê corresponde precisamente à estrutura real que está sendo examinada.

Uma célula animal típica tem entre 10 e 30 µm de diâmetro, o que corresponde a 1/5 do tamanho da menor partícula visível a olho nu. Porém, algumas células nervosas podem ter quase 1 metro de comprimento. Os óvulos geralmente são células grandes – o humano, por exemplo, tem mais do que 100 µm. (Obs. A célula epitelial geralmente tem grande diâmetro porque são células achatadas).

As células animais não são apenas pequenas, mas são também incolores e translúcidas. Consequentemente, a descoberta de suas principais características internas dependeu do desenvolvimento, na parte final do século dezenove, de uma variedade de corantes que forneceram contraste suficiente para tornar as estruturas celulares visíveis.

O diagrama da próxima figura mostra imagens ampliadas no fator dez em uma progressão imaginária do dedo polegar, através das células da pele, até os ribossomos e ao conjunto de átomos que forma parte de uma das proteínas que o compõem. Detalhes da estrutura molecular, como mostrado nos dois últimos painéis, estão abaixo do poder de resolução do microscópio eletrônico.

ORGANISMO TAMANHO REAL MOCK UP 100 VEZES

verme 2,1 mm 21cm

rotífero 300 µm 3 cm

paramécio 210 µm 2,1 cm

euglena 20 µm 2 mm

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20 mm 2 mm 0,2 mm

20 µm 2 µm 0,2 µm

20 nm 2 nm 0,2 nm

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Na figura abaixo os tamanhos das células e seus componentes estão desenhados numa escala logarítmica, indicando a gama de objetivos que podem ser resolvidos pelo olho desarmado (nu) e pelos microscópios ópticos e eletrônicos. As seguintes unidades de comprimento são comumente empregadas em microscopia:

• µm (micrômetro) = 10-6 m• nm (nanômetro) = 10-9 m• Å (Angstrom) = 10-10 m

Figura 2. Variação de tamanhos discernidos pelo olho humano, microscópio óptico e eletrônico.

olH

o N

u

MiC

ro

sCó

pio

ópt

iCo

MiC

ro

sCó

pio

ele

trô

NiC

océlula

vegetal

célula animal

bactéria

vírus e ribossomo

proteína globular

pequenas moléculas

átomo

100 nm

10 nm

1 nm

0,1 nm1 Å

1 µm

10 µm

100 µm

1 mm

1 cm

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Algumas informações sobre os organismos observados

RotíferosApesar do seu pequeno tamanho – a maioria dos rotíferos mede

entre 200 e 500 micrometros – estes organismos têm sistemas de órgão especializados e um tubo digestivo completo que inclui a boca, a faringe, o estomago, e o ânus. O corpo dos rotíferos é segmentado externamente, mas não internamente, é dividido em quatro regiões – cabeça, pescoço, tronco e pé e muito flexível. Os rotíferos têm o corpo coberto por uma cutícula transparente, que sugere que estes animais sejam aparentados com os anelídeos e com os artrópodes.

Na maior parte das espécies a cabeça tem uma coroa de cílios que se movem rápida e sincronicamente, produzindo um vórtex de água com partículas de alimentos na direção da boca. As partículas são depois mastigadas por um aparelho maxilar específico deste grupo de animais, chamado trophi (ou mastax), localizado na faringe. As cavidades do corpo estão parcialmente forradas pela mesoderme e nelas se encontram os órgãos reprodutivos. O pé termina num "dedo" com uma glândula adesiva com que o animal se prende ao substrato.

Os rotíferos são omnívoros e algumas espécies são canibais. No entanto, a sua dieta consiste principalmente de matéria em decomposição, assim como de algas unicelulares e outros fitoplanctontes - que são os produtores primários nos ecossistemas aquáticos – e, por essa razão, estes animais são considerados consumidores primários primários. Por sua vez, os rotíferos são presas de consumidores secundários carnívoros, como os camarões e muitas espécies de peixes.

Foram observados vários tipos de reprodução nos rotíferos. Em algumas espécies conhecem-se apenas fêmeas que produzem filhas a partir de óvulos não fertilizados, um processo chamado partenogênese. Outras especies produzem dois tipos de “ovos” que também se desenvolvem por partenogênese: um tipo desenvolve-se em fêmeas e o outro forma machos degenerados que não conseguem sequer alimentar-se mas que, se conseguem atingir a maturidade sexual, podem fertilizar ovos que podem desenvolver-se dentro da mãe, agarrados ao seu pé, ou serem libertados para eclodirem na água.

Os rotíferos são considerados uma fonte altamente rica em energia na cadeia alimentar, pois mesmo sendo pequenos sua carga calórica é alta, por apresentarem taxa reprodutiva muito rápida, eles disponibilizam permanentemente grande quantidade de alimento renovável, através da eficiente conversão da produção primária em tecido animal assimilável para os consumidores. Além disso, a função detritívora de muitas de suas espécies tem papel depurador fundamental em ambientes submetidos à poluição orgânica. Seus principais alimentos são bactérias, ciliados e algas, também existem espécies parasitas e comensais. Sua principal função na cadeia alimentar de lagos é a de ser alimento de larvas de peixes, pois são o grupo dominante da população zooplanctônica. O principal uso desses animais na economia atual é o de alimento para larvas de peixes, pois os rotíferos têm ciclo de vida rápido e tem um alto teor energético, sendo mais eficientes na alimentação de larvas de peixes do que dietas artificiais.

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EuglenaAs euglenas são organismos unicelulares classificados como Protista,

filo Euglenophyta. Porém, a classificação ainda é controvertida entre os especialistas, pois elas apresentam características de vegetais e animais. As euglenas são heterotróficas, isto é, podem absorver alimento do meio ambiente, e também autótrofas, capazes de sintetizar seu próprio alimento. Fazem fotossíntese ou comportam-se como heterótrofos dependendo da presença ou ausência da luz solar no ambiente em que se encontram.

As euglenas não possuem parede celular, mas uma película flexível, externa à membrana plasmática, que ajuda na manutenção de sua forma. Locomovem-se pela movimentação dos flagelos: um longo que emerge da base de uma depressão anterior, o reservatório; e um não emergente.

Reproduzem-se apenas assexuadamente.

ParamécioParamecium é um gênero bem conhecido de protozoários ciliados. São

unicelulares em forma de sola de sapato, ou de um chinelo, com dimensões entre 50 e 300 micrometros (μm). O corpo é coberto de cílios simples, usados na locomoção. Os cílios são também usados para trazer alimentos para dentro do citóstoma, ou “boca”, onde são fagocitados após passar pela citofaringe. Habitam água doce e são especialmente frequentes em pequenas poças de água suja (por exemplo, perto de estábulos).

Uma vez que o paramécio vive em água doce, e ele é hipertônico em relação ao meio exterior, o vacúolo contrátil é usado para retirar o excesso de água do interior por meio de poros. O vacúolo contrátil é desse modo, responsável pela osmoregulação.

O professor pode aproveitar essa oportunidade para:

• introduzir noções de escala (informações complementares a seguir)• comparar o tamanho de protozoários (unicelular) com o de rotíferos (multicelulares)• comparar o aspecto de células vegetais e de protozoários• motivar os alunos para a necessidade de conhecer o funcionamento de instrumentos como os

microscópios, fundamentais para a visualização e estudo das células.• relacionar a forma e o tamanho dos diferentes tipos de células com as funções que elas desempenham.• construir, com os alunos, um protocolo de aula prática capaz de levar à visualização de diferentes

preparações citológicas. Se possível, montar a aula para que os alunos possam visualizar diferentes

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