Msc Mcfteixeira

UNIVERSIDADE DE TRÁS-OS-MONTES E ALTO DOURO

A CÉLULA – UNIDADE NA CONSTITUIÇÃO DOS SERES VIVOS

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO EM: MATEMÁTICA E CIÊNCIAS DA NATUREZA

MARIA CRISTINA FERREIRA TEIXEIRA

Vila Real, 2008

UNIVERSIDADE DE TRÁS-OS-MONTES E ALTO DOURO


DISSERTAÇÃO DE MESTRADO EM

MATEMÁTICA E CIÊNCIAS DA NATUREZA

MARIA CRISTINA FERREIRA TEIXEIRA

Orientadores: Professor Doutor Jorge Ventura Ferreira Cardoso

Professor Doutor Dario Loureiro dos Santos

Vila Real, 2008

“Nenhum ser vivo é igual a outro.

Mas, todos eles possuem algo em

comum”.

Evans, Ifer

i

AGRADECIMENTOS

Meus agradecimentos especiais:

Esta dissertação é dedicada aos meus Pais – Alcino e Rosa e ao meu

marido Sérgio pela confiança e apoio e por toda a compreensão dada e tornar

menos árdua esta longa caminhada.

Aos meus orientadores, Professor Doutor Jorge Ventura e Professor

Doutor Dario Santos, pelo incentivo e apoio no decorrer da orientação,

confiança, dedicação, amizade e disponibilidade mostrada em todos os

momentos.

Aos meus irmãos pelo constante incentivo e motivação.

À minha amiga Cláudia pela amizade, ajuda e apoio nos momentos mais

difíceis ao longo desta e de outras caminhadas.

A todas as pessoas envolvidas na realização desta dissertação, em

particular todo o grupo de trabalho dos Laboratórios do DEBA, pela

disponibilidade e cooperação, sem as quais não poderia ter concretizado este

trabalho.

A todos, o meu muito OBRIGADA.

ii

RESUMO

A célula representa a menor porção de matéria viva dotada da capacidade

de auto-duplicação independente. São as unidades estruturais e funcionais dos

organismos vivos. Podem ser comparadas aos tijolos de uma casa. Cada tijolo

seria como uma célula. Alguns organismos, tais como as bactérias, são

unicelulares (consistem em uma única célula). Outros organismos, tais como os

seres humanos, são multicelulares.

A teoria da célula, desenvolvida primeiramente em 1839 por Matthias

Jakob Schleiden e por Theodor Schwann, indica que todos os organismos são

compostos por uma ou mais células. Todas as células provêm de células

preexistentes. As funções vitais de um organismo ocorrem dentro das células, e

todas elas contêm informação genética necessária para funções de regulação e

transmissão da informação para a geração seguinte.

Com a elaboração desta tese de dissertação pretendeu-se aprender um

pouco mais sobre a célula e a sua importância na constituição de todos os seres

vivos. Procurou-se numa parte inicial, reunir de forma sintética e selectiva

informação sobre a célula a nível estrutural e funcional. Numa parte intermédia,

dedicada ao estudo da microscopia, fez-se uma breve abordagem da sua

história e descreveu-se de forma mais detalhada a constituição e funcionamento

do microscópio óptico comum, dado ser o utilizado nos laboratórios das Escolas

Preparatórias em Portugal e ao qual os professores de Ciências da Natureza

recorrem nas aulas dedicadas à unidade didáctica sobre a célula. No final foram

reunidos alguns protocolos práticos de simples realização e adequados a este

nível de ensino, de modo a que as aulas práticas da disciplina de Ciências da

Natureza possam gerar um maior interesse e motivação, tanto para os alunos

como para o professor.

iii

ABSTRACT

The cell represents the lower portion of living matter given the ability of

independent self-duplication. They are the structural and functional units of living

organisms. They can be compared to the bricks of a house. Each brick would be

like a cell. Some organisms, such as bacteria, are unicellular (consisting of a

single cell). Other organisms, such as humans, are multicellular.

The theory of the cell, first developed in 1839 by Jakob Matthias Schleiden

and Theodor Schwann, indicates that all organisms are composed of one or

more cells. All cells come from existing cells. The vital functions of an organism

happen within the cells and they all contain genetic information required for

functions of regulation and transmission of information to the next generation.

It was the purpose of this dissertation to learn a little more about the cell

and its importance in the formation of all living beings. In a first step, there has

been an effort to briefly and selectively gather information about the structure and

function of the cell. In an intermediate stage, dedicated to the study of

microscopy, it was made a brief approach on its history and also a detailed

description of the optical common microscope’s constitution and functioning,

once it is the one being used at the Portuguese Schools’ laboratories and the one

which teachers of Science use in class when teaching about the cell.

Finally, some practical protocols of simple achievement and appropriate

for this level of education were gathered, so that the practical Science lessons

can generate greater interest and motivation, both for students and for the

teacher.

iv

ÍNDICE GERAL AGRADECIMENTOS i

RESUMO ii

ABSTRACT iii I – ENQUADRAMENTO PEDAGÓGICO 1

1.1 – Introdução geral 2 1.2 – A ciência como agente de mudança 3 1.3 – Objectivos do estudo 4

1.4 – Contextualização da célula no ensino preparatório 5

1.5 – Importância do estudo 7

II – A CÉLULA – UNIDADE NA CONSTITUIÇÃO DOS SERES VIVOS 8

2.1 – A célula – Unidade na constituição dos seres vivos 9

2.2 – Células Procarióticas e Eucarióticas 10

2.3 - Uma visão panorâmica de Células Eucarióticas 14

O núcleo – a livraria genética da célula. 17 Ribossomas – fábrica de proteínas na célula. 19 Retículo Endoplasmático 21

v

Complexo de Golgi 23 Lisossomas 25 Cloroplastos e Mitocôndrias 26 Vacúolos 30 Peroxissomas 32 Citosqueleto 33 Parede Celular 34

III – A MICROSCOPIA 35

3.1 – Um pouco de história 36

3.2 – O microscópio 38

3.3 – Tipos de microscópios 38

Microscópio fotónico 38

Microscópio electrónico 38

Microscópio protónico 38

3.4 – Constituição do microscópio óptico comum 42

Parte mecânica 42

Parte óptica 43

3.5 – Ampliação do microscópio 44 3.6 – Funcionamento do microscópio óptico 45

Cuidados a ter com o microscópio 45

Recomendações a seguir depois da utilização

do microscópio 45

vi

IV – EXPERIÊNCIAS LABORATORIAIS 46

4.1 – Importância das experiências laboratoriais 47

4.2 – Lista de material de laboratório mais usual 48

4.3 – Protocolos experimentais 49

Protocolo I – Observação de células da epiderme do bolbo da cebola 49

Protocolo II – Observação de células do parênquima da polpa de tomate 52

Protocolo III – Observação de células do tubérculo da batateira 54

Protocolo IV – Observação de cloroplastos 57

Protocolo V – Observação de seres vivos de uma infusão 58

Protocolo VI – Observação de um esfregaço sanguíneo humano 61

V – CONCLUSÃO 64

VI – BIBLIOGRAFIA 66

______________________________ I ______________________________

ENQUADRAMENTO PEDAGÓGICO

1.1 – Introdução geral

1.2 – A ciência como agente de

mudança

1.3 – Objectivos do estudo

1.4 – Contextualização da célula no

ensino preparatório

1.5 – Importância do estudo

Capítulo 1 – Enquadramento Pedagógico

2

1.1 – INTRODUÇÃO GERAL

Na actualidade sabe-se que as células são as unidades básicas de

construção e funcionamento de todos os seres vivos. Contudo, o seu

conhecimento é relativamente recente na história da ciência.

Desde a Antiguidade numerosos investigadores naturalistas, entre eles

o célebre Aristóteles, dedicaram-se à colheita, observação e classificação

baseada na morfologia dos diversos organismos. Existem documentos

contendo descrições razoavelmente precisas da morfologia externa e interna

(de aparelhos, órgãos, etc.) dos seres vivos, mostrando já um certo

conhecimento sobre eles.

A partir do século XVII diversos acontecimentos vieram alterar

substancialmente esta realidade, nomeadamente uma corrente de opinião

conhecida por “Revolução Científica”, que ao contrário das tendências

passivas até aí existentes, de descrição e classificação dos fenómenos,

dinamizou a vontade de aprofundar os conhecimentos humanos em todos os

domínios, aumentando o interesse pela criação e aperfeiçoamento de

instrumentos de pesquisa. Particularmente na área da óptica, foi incrementado

o aperfeiçoamento dos sistemas ampliadores de imagem – lentes e sistemas

de lentes, com o consequente aumento da capacidade de observação

humana.

Boa parte da investigação actual é dedicada ao estudo celular. As

esperanças depositadas nesta investigação são enormes. A cura de grande

número de doenças, a solução das deficiências genéticas, a produção de

novos alimentos e a erradicação da fome no mundo, tudo isso parece ao

nosso alcance, à medida que se vai avançando no conhecimento da célula.

Investigar a célula é investigar o próprio cerne da vida. Não se trata

apenas de obter a solução para muitos problemas que a Humanidade

enfrenta. Conhecer a célula é um passo necessário para nos conhecermos a

nós próprios.

Toda a informação teórica e prática referida ao longo desta tese teve

como suporte uma pesquisa bibliográfica cientificamente credibilizada citada

no final da mesma.


3

1.2 – A CIÊNCIA COMO AGENTE DE MUDANÇA

Na idade da escolaridade primária, a criança é extraordinariamente

receptiva às ciências da natureza: o seu ensino desenvolve a personalidade, a

inteligência, o espírito crítico e a relação com o mundo. Para aprender, a

criança não pode contentar-se com o observar e manipular, deve ser guiada

pelo professor e pelas suas perguntas.

A ciência desempenha um papel essencial nas sociedades

contemporâneas. Transforma as nossas maneiras de viver. Tem, por vezes,

efeitos perversos, especialmente quando destrói tecidos sociais ancestrais ou

destabiliza fracções importantes da sociedade que a vêem então como uma

ameaça. Sobretudo, deixa indiferentes sectores inteiros da população que se

contentam com o desfrutar das suas contribuições no domínio do conforto

material, da saúde, do número e diversidade dos prazeres aos quais permite

aceder.

Ao entrarmos num novo século, torna-se cada vez mais evidente a

nossa dependência dos avanços da ciência e da tecnologia, a que

constantemente recorremos para tomar decisões, quer individuais, quer

colectivas. A ciência e a tecnologia deixaram de fazer parte do discurso

académico de alguns, para serem vistos como uma “coisa pública”, de

construção social, que deve fazer parte dos conhecimentos básicos de todos

os cidadãos.

Se, por um lado, a ciência é elucidativa, enriquecedora, libertadora do

espírito, por outro, comporta potencialidades de subjugação, numa

ambivalência que tem de ser compreendida e estudada. Paradoxalmente, a

ciência é por si uma fonte de poder e é também ela própria dominada pelos

outros poderes, o que lhe confere uma profunda ambiguidade. Porém, estas

realidades só podem ser geridas e analisadas por um público cada vez mais

alfabetizado cientificamente, e onde a escola será chamada a desempenhar

um papel indiscutível.

São estas ideias consensuais que inspiram e enquadram a grande

maioria dos trabalhos de investigação. Durante várias décadas muitos foram

os cientistas que tentaram descobrir o cerne da vida.


4

O mundo das células foi ignorado até meados do século XVIII, época

em que os “espíritos” curiosos começaram a utilizar o microscópio.

Entre os pioneiros na observação de células ao microscópio óptico

destaca-se Robert Hooke (1637 – 1703), astrónomo, físico e naturalista inglês.

Os trabalhos de Hooke no estudo da célula encorajaram outros cientistas na

observação de material biológico muito variado.

A ideia de que todos os seres vivos são constituídos por células e de

que cada célula provém da divisão de uma célula preexistente é relativamente

recente e foi somente apresentada na segunda metade do século XIX.

O aperfeiçoamento dos microscópios e a constante evolução de

técnicas de preparação do material a observar permitiram um notável

progresso no conhecimento da célula.

1.3 – OBJECTIVOS DO ESTUDO

Numa primeira etapa, o presente estudo aborda os principais aspectos

relacionados com os constituintes da célula, tanto em células procarióticas

como em células eucarióticas. As células eucarióticas são maiores e mais

complexas; o seu genoma é maior e possuem mecanismos muito mais

elaborados de regulação da expressão genética. O ADN das células

eucarióticas encontra-se confinado num compartimento próprio, delimitado por

membranas, o núcleo. No citoplasma existem também vários compartimentos

(organelos) delimitados por membranas e especializados em funções

específicas. Dois destes organelos, as mitocôndrias (especializadas na

produção de energia) e os cloroplastos (especializados na fotossíntese), são,

muito provavelmente, descendentes de organismos procarióticos ancestrais

que se estabeleceram como simbiontes de células maiores, anaeróbicas.

Outra característica das células eucarióticas é a presença, no citoplasma, de

redes filamentosas (citosqueleto) que servem tanto de apoio estrutural como

desempenham funções de trilhos e motores responsáveis pelos movimentos

celulares.


5

Neste contexto, esta importante distinção entre os dois tipos de células

vai permitir uma análise mais precisa dos seus componentes e das funções

desempenhadas pelos mesmos.

Por último, a componente prática centra a sua atenção na realização de

protocolos de fácil execução e adaptados ao desenvolvimento intelectual da

faixa etária correspondente ao 2º ciclo do Ensino Básico. Deste modo, a

concretização destes protocolos permitirão a observação dos diferentes

constituintes de células de distintos seres vivos e por em prática os

conhecimentos adquiridos sobre o tema em questão.

Com base nos pressupostos mencionados, desenvolveu-se um trabalho

de pesquisa orientado pelos seguintes objectivos:

Actualização científica relativa aos conteúdos descritos.

Definição de protocolos experimentais que tratem o tema

abordado.

1.4 – CONTEXTUALIZAÇÃO DA CÉLULA NO ENSINO PREPARATÓRIO

O tema da célula insere-se no programa da disciplina de Ciências da

Natureza – 5º ano de escolaridade.

Unidade III – Unidade na diversidade dos seres vivos

1 – A célula – Unidade na constituição dos seres vivos.

- Constituintes, forma e dimensões da célula.

- Seres unicelulares e seres pluricelulares.

2 – Classificação dos seres vivos

- Importância da classificação.

- Como classificar os seres vivos.

Numa análise concisa a vários manuais de 5º ano de escolaridade

facilmente se comprova que o tema da célula é exposto de forma sucinta e

com recurso a poucas actividades experimentais, sendo estas constantemente

repetitivas.


6

Assim, esta tese visa ser uma mais valia para o ensino e aprendizagem

das ciências apresentando inicialmente uma revisão teórica dos conteúdos

inerentes ao conhecimento do conceito de célula e seguidamente são

apresentados protocolos experimentais que visam a aquisição de novos

conhecimentos.

A componente experimental nesta área (o estudo da célula) é um pouco

restrita nas escolas do 2º ciclo, o que se traduz, na maior parte dos casos, em

protocolos experimentais a nível das células vegetais. Contudo, estes

apresentam um cariz laboratorial/experimental apresentando vários objectivos

a serem alcançados pelos alunos, tais como:

1 – Identificar os constituintes fundamentais da célula.

2 – Fazer esquemas de observações efectuadas no microscópio óptico.

3 – Reconhecer a diversidade da forma e dimensão das células.

4 – Reconhecer a existência de uma estrutura básica nos seres vivos.

5 – Distinguir seres unicelulares de seres pluricelulares.

6 – Dar exemplos de seres unicelulares de seres pluricelulares.

7 – Identificar a importância do microscópio no estudo dos seres vivos.

8 – Identificar as partes constituintes do microscópio óptico.

9 – Promover uma sólida formação de base, no domínio tecnológico

/científico.

10 – Desenvolver as capacidades, competências e atitudes do aluno.

Na elaboração dos protocolos experimentais foi tido em conta a

adequação dos mesmos aos laboratórios escolares do 2º ciclo. Assim, foram

sugeridos materiais de baixo custo ou mesmo materiais que se utilizam no

nosso quotidiano. Estes protocolos permitirão tornar as aulas mais apelativas

para os alunos, motivando-os para a unidade em questão.

Foram ainda elaborados alguns protocolos que não se adequam ao 2º

ciclo devido à sua complexidade. Estes poderão ser utilizados em acções de

formação de professores de ciências do 1º e 2º ciclos, onde poderão contactar

com novas técnicas e metodologias do trabalho de investigação.


7

1.5 – IMPORTÂNCIA DO ESTUDO

Qualquer estudo que tenha por objectivo explorar e conhecer o

fenómeno da vida, realizado na disciplina de Ciências da Natureza exige um

conhecimento adequado e mais ou menos profundo de acordo com o grau de

ensino, das características básicas e específicas da célula. Em complemento,

quem se aventure neste estudo beneficia com um conhecimento da

metodologia adequada para a visualizar. Este trabalho visa a familiarização

com o conceito de célula, assim como os seus componentes, e a aprender

sobre os instrumentos e experiências que permitam compreender detalhes

subcelulares.

Não obstante as limitações inerentes a uma investigação conducente

ao tema proposto, este estudo é um importante instrumento para professor e

aluno tomarem contacto com uma realidade pouco divulgada no âmbito do

grau escolar a que se pretende aplicar. O conjunto de protocolos

experimentais apresentados são, também eles, um instrumento de trabalho

que permitirá ao professor tornar as aulas mais motivantes ao leccionar a

referida unidade.

______________________________ II ______________________________


2.1 – A célula – unidade na

constituição dos seres vivos.

2.2 – Células Procarióticas e

Eucarióticas

2.3 – Uma visão panorâmica da

Célula Eucariótica

O núcleo – a livraria

genética da célula.

Ribossomas – fábrica de

proteínas na célula.

Retículo Endoplasmático

Complexo de Golgi

Lisossomas

Cloroplastos e Mitocôndrias

Vacúolos

Peroxissomas

Citosqueleto

Parede Celular

Capítulo 2 –A Célula: Unidade na constituição dos Seres Vivos

9

2.1 – A CÉLULA – UNIDADE NA CONSTITUIÇÃO DOS SERES VIVOS Em Biologia, a Célula é definida como unidade básica dos Seres Vivos.

A célula é tão fundamental para a Biologia como o átomo é para a Química.

Mas o que actualmente se sabe sobre esta estrutura biológica é produto de

trabalho essencialmente dos últimos duzentos anos.

Em 1824, Dutrochet começou a comparar sistematicamente tecidos

animais e vegetais, tendo chegado à conclusão de

que a célula é de facto uma unidade básica na

construção de todos os organismos vivos. No

entanto, a sua obra teve dificuldades em se impor

devido ao seu conteúdo “revolucionário”. A aceitação

desta hipótese criou um novo campo de

investigação, pois as células eram individualizadas e

havia que descobrir a importância biológica dos conteúdos celulares.

Schleiden e Schwann, em 1838, estabeleceram

claramente a ideia de que as células são a unidades

estruturais básicas dos seres vivos, desde os unicelulares até

aos pluricelulares mais complexos.

Esta generalização bastante importante passou a

constituir uma teoria que é a pedra basilar da Biologia –

teoria celular: cada animal representa o somatório de unidades vitais, cada

uma das quais reúne por completo todas as propriedades da vida.

Esta teoria foi adquirindo progressivamente significados mais amplos à

medida que os investigadores chegavam a novas conclusões sobre os

fenómenos que se processam a nível da célula. Em 1958 Rudolf Virchow

postulou que a célula não só é a unidade estrutural dos seres vivos mas

também a unidade fisiológica. Mais tarde este investigador faz outra

generalização ao afirmar que as células têm sempre origem noutras pré-existentes. Mais recentemente foi acrescentada à teoria celular uma outra

generalização – as células contêm material hereditário através do qual as

características específicas passam de uma célula mãe para outras células –

células filhas.


10

Actualmente sabemos que cada célula possui uma organização

molecular que lhe permite desempenhar as funções que caracterizam a vida:

crescer, reproduzir-se e adaptar-se ao meio exterior.

A vida a nível celular emana da ordem estrutural, reforçando a ideia de

que existe uma correlação entre estrutura e função. Por exemplo, o movimento

de uma célula animal depende de uma inter-relação entre as estruturas que

constituem um esqueleto celular.

Um outro tema recorrente na Biologia é a interacção do organismo com

o seu meio ambiente. As células sentem e respondem ao ambiente que as

rodeia. Contudo, as células podem diferir substancialmente uma das outras,

mas partilham algumas características em comum. Todas as células possuem

organização interna comum, baseada no princípio da compartimentação

funcional. Tal como nas sociedades humanas, nas células ocorre uma divisão

de tarefas, e cada tarefa ou função é suportada por uma determinada estrutura.

2.2 – CÉLULAS PROCARIÓTICAS E EUCARIÓTICAS Os organismos encontrados na Terra são constituídos por um dos dois

tipos de células – procarióticas ou eucarióticas (Tabela 1). Os organismos

denominados Bactéria e Archaea são constituídos por células procarióticas.

Por outro lado, os Protistas, Fungos, Animais e Plantas apresentam células

eucarióticas na sua constituição.

As células procarióticas e eucarióticas apresentam várias características

básicas comuns: uma membrana plasmática, cromossomas, assim como

possuem ribossomas, pequenos organelos que fazem com que as proteínas

obedeçam às instruções dos genes.

As diferenças entre ambas as células são observáveis ao nível ultra-

-estrutural. Como se pode observar na Tabela 1, a principal diferença entre as

células procarióticas e eucarióticas diz respeito ao facto de nas primeiras não

existirem organelos membranosos individualizados. No quadro seguinte

referem-se as principais diferenças entre células eucarióticas e procarióticas.


11

Tabela 1. Comparação entre célula procariótica e eucariótica (Adaptado de Campbell e Reece,

2005).

CÉLULA PROCARIÓTICA CÉLULA EUCARIÓTICA

O material genético não está

envolvido por membrana nuclear.

Cromossomas constituídos por ADN.

Não possuem cloroplastos, mesmo

quando realizam a fotossíntese, mas sim

vesículas fotossintéticas.

Não possuem mitocôndrias, mas sim

invaginações da membrana plasmática, com

uma função equivalente à mitocôndria –

mesossoma.

Não possuem aparelho de Golgi, nem

retículo endoplasmático.

No processo mitótico não se forma

fuso acromático.

Os organelos envolvidos na

mobilidade são em menor número e mais

simples.

O material genético está envolvido por

uma membrana nuclear.

Cromossomas constituídos por ADN e

histonas (proteínas).

Possuem sistemas membranosos

intracelulares.

- Cloroplastos

- Mitocôndrias

- Aparelho de Golgi

- Retículo endoplasmático

No processo mitótico forma-se o fuso

cromático.

Os organelos envolvidos na mobilidade

são geralmente numerosos e mais complexos.


12

Nas células eucarióticas observa-se internamente, o citoplasma,

caracterizado por um meio opticamente inerte, no seio do qual se podem

observar dispersas algumas estruturas internas da célula. Destas estruturas

internas é particularmente evidente uma formação globulosa – o núcleo.

No interior deste é muitas vezes visível uma outra estrutura

sensivelmente esférica de pequenas dimensões – o nucléolo. Na célula

eucariótica, os cromossomas constituídos pelos genes encontram-se no

núcleo, enquanto numa célula procariótica localizam-se numa região chamada

nucleóide, sendo estas células designadas por células anucleadas (Tabela1).

Toda a região entre o núcleo e a membrana plasmática é chamada de

citoplasma, termo também utilizado para definir o interior de uma célula

procariótica. Enquanto o citoplasma de uma célula eucariótica tem uma grande

variedade de membranas rodeando organelos com formas e funções

especializadas, estes estão ausentes em células procarióticas. A verdade, é

que a presença ou ausência de um verdadeiro núcleo é só um exemplo da

disparidade na complexa estrutura entre os dois tipos de células.

Fig.1 – A célula procariótica (Campbell e Reece, 2005).

Complementarmente, nas células eucarióticas vegetais observam-se

diversas estruturas de contorno arredondado ou elíptico, apresentando

diversas colorações – os plastos. Nestas células observa-se ainda a presença


13

de cavidades no citoplasma limitadas por uma membrana, por vezes de

dimensões consideráveis – os vacúolos. Através do microscópio é possível verificar a presença de diversos tipos

de estruturas na célula animal e vegetal. Na periferia das células nota-se a

existência de uma membrana limitante – membrana plasmática (Fig.2.). Na

célula vegetal a periferia é muito mais espessa, em virtude de exteriormente à

membrana plasmática existir uma parede celular de natureza celulósica.

A função da membrana plasmática é de funcionar como barreira

selectiva que permite a passagem suficiente de oxigénio, nutrientes e resíduos

para manter todo o volume da célula.

Fig.2 – Membrana plasmática (Campbell e Reece, 2005).

A velocidade das trocas de substâncias entre o interior da célula

(citoplasma) e o seu exterior, em que participa a membrana plasmática, é tanto

mais reduzida quanto mais pequena for a superfície exterior. As trocas com o

meio extra-celular podem ser particularmente inadequadas para manter uma

célula que apresenta um citoplasma de grande volume. A necessidade de uma

área suficientemente grande para acomodar o volume ajuda a explicar o

tamanho microscópico da maior parte das células. Uma razão suficientemente

elevada de área superficial/volume é especialmente importante nas células que

trocam material com o seu meio envolvente, tais como as células intestinais.

Essas células podem ter muitas projecções extensas e finas da sua superfície,

chamadas microvilosidades, que aumentam a área superficial sem alteração

significativa do volume.


14

Os requerimentos metabólicos impõem limites teóricos para o tamanho

de uma única célula. À medida que um objecto com uma forma particular

aumenta de tamanho, o seu volume aumenta de forma proporcional à sua área

superficial (a área é proporcional a uma dimensão linear quadrada, enquanto

que o volume é proporcional a uma dimensão linear cúbica). No entanto,

quanto mais pequeno for o objecto, maior é a razão entre a área superficial e o

volume (Fig.3).

Fig.3 – Relação geométrica entre área superficial e volume (Campbell e Reece, 2005).

2.3 – UMA VISÃO PANORÂMICA DE CÉLULAS EUCARIÓTICAS As células eucarióticas existem, quer como organismos unicelulares,

quer como constituintes de organismos multicelulares. Os seres unicelulares

eucarióticos mais simples são as leveduras, enquanto os protozoários são

organismos unicelulares extremamente complexos que desenvolveram

inúmeras especializações funcionais. Provavelmente, foi o desenvolvimento de

características predadoras por parte das células eucarióticas que tornou

possível a captura de células procarióticas e sua subsequente “domesticação”

dando origem a organelos tais como as mitocôndrias e os cloroplastos. Uma

célula eucariótica tem extensos e elaborados arranjos inter-membranares, que


15

dividem a célula em compartimentos – os organelos membranares

mencionados anteriormente. Entre as células eucarióticas de maior importância destacam-se as de

origem animal e vegetal.

Na célula animal (Fig 4), o mais proeminente organelo é normalmente o

núcleo.

Fig.4 – A célula animal (Campbell e Reece, 2005).

Por seu lado, a célula vegetal (Fig.5) apresenta um conjunto de

organelos designados por plastídeos. O mais importante tipo de plastídeos é o

cloroplasto no seio do qual se realiza a fotossíntese.

Muitas células vegetais apresentam um grande vacúolo central; algumas

podem ter um ou mais vacúolos pequenos. Do lado de fora da membrana

plasmática das células vegetais existe uma espessa parede celular perfurada

por canais chamados de plasmodesmata.


16

Em qualquer um deste tipo de células, a informação genética está

armazenada no núcleo e transportada para o exterior deste através de

ribossomas.

Fig.5 – A célula vegetal (Campbell e Reece, 2005).

Num primeiro momento iremos abordar dois dos organelos envolvidos

no controle genético da célula: o núcleo que contém a maior parte do ADN das

células, e os ribossomas, que utilizam a informação do ADN para a síntese de

proteínas.

Posteriormente, num segundo momento, serão abordados os outros

organelos, não menos importantes, observáveis numa célula.


17

2.3.1 – O NÚCLEO – A LIVRARIA GENÉTICA DA CÉLULA

O estudo da ultra-estrutura e funções dos vários organelos

citoplasmáticos evidencia claramente que as actividades celulares estão

compartimentadas em várias estruturas que realizam funções específicas e

muito complexas, mas extraordinariamente organizadas.

Ao considerarmos a célula como um sistema de elevada complexidade

estrutural e funcional, imediatamente somos conduzidos a pensar que esta tem

de dispor de um sistema coordenador, ou melhor dizendo, um centro de

controlo da sua actividade. Tal centro contém instruções que especificam a

estrutura celular e comandam as suas funções.

Nas células eucarióticas o centro de controlo onde se localiza a

informação genética é o organelo designado por núcleo (Fig.6).

O núcleo contém a maior parte dos genes das células eucarióticas

(alguns genes estão localizados nas mitocôndrias e cloroplastos). Nele

encontramos o património genético da célula, sob a forma de moléculas de

ADN. Sendo o núcleo uma esfera com aproximadamente10 µm de diâmetro, o

ADN só poderá lá caber enrolado, uma vez que mede cerca de 2 m de

comprimento. Na verdade, o ADN é “empacotado” com a ajuda de um conjunto

de proteínas denominadas histonas. O ADN e histonas formam a cromatina,

que se espalha pelo interior do núcleo. Estudos revelam que a cromatina é

constituída por longos e finíssimos filamentos enovelados – as fibras

cromatídicas ou nucleofilamentos – constituídas quimicamente por ADN e

proteínas. Como são muito longas, finas e se encontram enoveladas, estas

fibras não dão a impressão de serem entidades individuais.

Na realidade, elas estão individualizadas formando uma entidade

designada cromossoma, que se torna claramente visível durante a mitose.

Para além da cromatina, identifica-se no núcleo uma outra estrutura,

denominada nucléolo. Os nucléolos são densos, com forma mais ou menos

esférica e constituídos por grandes quantidades de ARN do tipo ribossómico e

proteínas.

Esses nucléolos são estruturas dinâmicas. Numa zona específica

designada região organizadora do nucléolo, normalmente associada à

cromatina, produzem continuamente ARNr (ribossómico) que é transportado


18

para o citoplasma e se destina à formação de ribossomas, participando na

síntese de proteínas.

Fig.6 – Núcleo (Campbell e Reece, 2005).

O núcleo encontra-se separado do citoplasma por um sistema

membranar denominado invólucro nuclear. Esta membrana é a estrutura que

separa os componentes nucleares dos citoplasmáticos, conferindo

individualidade ao núcleo como organelo celular. Deste modo, os fenómenos

da expressão genética, para além de separação temporal, passam a estar

segregados espacilamente. O invólucro nuclear tem uma organização

estrutural complexa que sofre modificações ao longo do ciclo celular. É

formado por duas membranas, ambas de natureza lipoproteica semelhante ao

plasmalema. Entre as duas membranas existe um espaço perinuclear.


19

Do ponto de vida funcional o invólucro nuclear está, inequivocamente,

envolvido no transporte núcleo-citoplasmático, sendo-lhe ainda atribuídas

funções na organização espacial da cromatina e na replicação de ADN.

O núcleo é assim o centro que assegura a transmissão do material

hereditário, sendo no hialoplasma que são recebidas e executadas as

informações emanadas do núcleo, que se traduzem em reacções das quais

dependem estruturas, formas e funções particulares, conforme os diferentes

modelos dessas informações.

2.3.2 – RIBOSSOMAS – FÁBRICA DE PROTEÍNAS NA CÉLULA

No citoplasma são sintetizadas todas as moléculas que permitem à

célula crescer, multiplicar-se, diferenciar-se e comunicar com as outras células

de um organismo pluricelular. Estas moléculas são maioritariamente proteínas,

cuja estrutura (e, consequentemente, função) é determinada pela sequência de

pares de bases do respectivo gene. Cada gene que codifica uma proteína é

inicialmente copiado no núcleo por um mecanismo denominado transcrição,

dando origem a uma molécula de ARN mensageiro (ARNm). As moléculas de

ARNm são transportadas para o citoplasma, onde se associam a ribossomas.

Com o auxílio de moléculas adaptadoras, denominadas ARN de transferência

(ARNt), a sequência de nucleótidos de cada ARNm é traduzida numa

sequência de aminoácidos, ou seja, numa proteína.

As proteínas desempenham um papel fundamental na

compartimentação funcional das células eucarióticas. São proteínas as

enzimas que catalisam as reacções específicas de cada organelo, e são

proteínas as moléculas que controlam o transporte de componentes entre os

vários compartimentos. Numa célula humana existem cerca de dez mil tipos

distintos de proteínas, rigorosamente distribuídas pelos diversos

compartimentos onde exercem as suas funções.

Parte das proteínas celulares é sintetizada por ribossomas (Fig.7)

localizados no citosol, enquanto outras são sintetizadas por ribossomas

associados ao retículo endoplasmático. As proteínas de localização nas

membranas celulares, bem como as proteínas destinadas aos lisossomas e as

proteínas de secreção são todas sintetizadas com uma sequência-sinal que


20

indica que devem ser conduzidas para o retículo endoplasmático. As restantes

proteínas, desprovidas deste sinal, são sintetizadas por ribossomas e

polissomas (conjunto de vários ribossomas que, num determinado momento,

se encontram a traduzir a mesma molécula de ARNm) livres no citosol.

Fig.7 – Ribossomas (Campbell e Reece, 2005).

Cada ribossoma é composto por duas subunidades, cada uma das quais

é constituída por moléculas de ARN ribossomal (ARNr) associadas a proteínas.

A subunidade maior contém uma molécula de RNAr maior, e a subunidade

menor contém uma molécula de ARNr mais pequena. As subunidades

ribossomais, bem como as moléculas de ARNr que as constituem, são

normalmente identificadas em termos de coeficiente de sedimentação medido

em unidades de Svedberg (S). Os tamanhos das moléculas de ARNr, a

quantidade de proteínas em cada subunidade e, consequentemente, os

tamanhos das subunidades, são diferentes entre as células eucarióticas e

procarióticas.

Uma consequência importante desta diferença é que certos compostos

de natureza química (fármacos…) interagem especificamente com os

ribossomas procarióticos, sem interferir com os ribossomas eucarióticos.

Muitos dos antibióticos usados em medicina actuam por este mecanismo. No

entanto, os ribossomas das mitocôndrias e dos cloroplastos, cujas

características são semelhantes aos ribossomas procarióticos, podem ser

sensíveis a estes fármacos. Por esta razão alguns antibióticos, ao penetrar nas


21

mitocôndrias ou cloroplastos, podem causar efeitos tóxicos graves sobre as

células eucarióticas.

2.3.3 – RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO

O retículo endoplasmático (Fig.8) é constituído por um labirinto

intracelular de cisternas, delimitadas por membranas. Parte destas cisternas

estão revestidas por ribossomas e denomina-se retículo endoplasmático rugoso. Outra parte não se associa a ribossomas e denomina-se retículo endoplasmático liso.

O retículo endoplasmático rugoso é responsável pela síntese de

todas as proteínas secretadas para o exterior da célula., bem como de todas as

proteínas transmembranares e das enzimas lisossómicas. Na verdade, a

síntese destas proteínas inicia-se em ribossomas localizados no citosol. No

entanto, estas proteínas distinguem-se das restantes por possuírem uma

molécula-sinal que consiste numa sequência específica de aminoácidos.

No citosol existe um complexo macromolecular denominado SRP (Sinal

de Reconhecimento de Partículas) que se liga especificamente a estes

aminoácidos, bloqueando a tradução do resto da proteína.

O bloqueio só termina quando o conjunto ribossoma-ARNm-proteína

nascente-SRP encontra uma cisterna do retículo endoplasmático rugoso. Aí, a

SRP interage com um receptor específico localizado na membrana do retículo

e desliga-se da cadeia de aminoácidos. Deste modo, a tradução reinicia-se, ao

mesmo tempo que a proteína é transportada para o interior da cisterna (lúmen).

No lúmen do retículo endoplasmático as proteínas recebem um conjunto de

açúcares (glúcidos), transformando-se em glicoproteínas.

Ao contrário do retículo endoplasmático rugoso, o retículo endoplasmático liso é escasso na maioria das células. No entanto, este

compartimento encontra-se particularmente desenvolvido em certos tipos

especializados de células. É o caso das células do fígado, células musculares e

células produtoras de hormonas esteróides. Nas células do fígado, o retículo

liso acumula, por um lado, as enzimas que degradam fármacos e compostos

tóxicos para o organismo. O retículo é também o local de acumulação das

enzimas responsáveis pela síntese de hormonas esteróides a partir do


22

colesterol e, por isso, encontra-se muito desenvolvido nas células produtoras

deste tipo de hormonas. Finalmente, o retículo liso contém proteínas de

transporte e armazenamento de cálcio e, por isso, é muito abundante nas

células musculares.

Fig.8 – Retículo endoplasmático (Campbell e Reece, 2005).


23

2.3.4 – COMPLEXO DE GOLGI

O complexo de Golgi (Fig.9) localiza-se, geralmente, perto do núcleo e é

constituído por uma série de cisternas empilhadas, rodeadas por inúmeras

vesículas. Em cada pilha de cisternas distingue-se uma face cis (ou face de

entrada), mais próxima do núcleo e uma face trans (ou face de saída), mais

afastada do núcleo. Junto à face cis, as vesículas representam um sistema de

vaivém entre o Golgi e o retículo endoplasmático rugoso: das cisternas do

retículo destacam-se, continuamente, vesículas que se fundem com as

cisternas do complexo de Golgi, transportando as proteínas destinadas à via de

secreção. Em sentido inverso, destacam-se vesículas das cisternas do

complexo de Golgi que retornam ao retículo transportando proteínas que não

entram na via de secreção (denominadas proteínas residentes no retículo). Da

face trans destacam-se vesículas destinadas ou à via de secreção ou aos

lisossomas. Ao atravessar o complexo de Golgi as proteínas sofrem uma série

de modificações que incluem a remoção de alguns açúcares (geralmente

resíduos de manose), a adição de outros (por exemplo, galactose, e ácido

siálico). O complexo de Golgi é, portanto, o local da célula onde se produzem

as glicoproteínas e os proteoglicanos.

Fig.9 – Aparelho de Golgi (Campbell e Reece, 2005).


24

Da face trans do complexo de Golgi destacam-se, permanentemente,

vesículas que acabam por fundir com a membrana plasmática num processo

denominado de exocitose. Em consequência, as proteínas transportadas no

lúmen da vesícula são lançadas para o meio extracelular, enquanto as

proteínas transportadas na membrana da vesícula ficam localizadas na

membrana plasmática. Para além desta via (denominada via de secreção

constitutiva), algumas células especializadas possuem, adicionalmente, um

mecanismo de secreção regulada que permite o armazenamento das proteínas

de secreção em vesículas ou grânulos de secreção, cuja exocitose ocorre

apenas por resposta a um sinal vindo do exterior.

Para compensar o aumento de superfície decorrente da exocitose, a

membrana plasmática sofre, continuamente, um processo de internalização

através de invaginações que acabam por dar origem a vesículas de endocitose.

Mediante este processo as células ingerem passivamente pequenos volumes

do fluído e solutos presentes no meio extracelular. Adicionalmente, as células

possuem meios de internalizar preferencialmente determinadas moléculas do

meio extracelular. Este mecanismo denominado de endocitose mediada por

receptores, baseia-se na existência de receptores específicos na membrana

plasmática. Um exemplo bem conhecido é o da internalização de colesterol

transportado no sangue e meio extracelular sob a forma de lipoproteínas (LDL).

Na membrana plasmática existem receptores proteicos específicos para as

LDL. Os receptores são proteínas transmembranares que interagem, no interior

da célula, com uma proteína denominada clatrina. A ligação de LDL ao receptor

desencadeia neste uma modificação que facilita a associação de várias

moléculas de clatrina entre si. Em consequência, forma-se um revestimento de

clatrina que favorece a internalização da membrana, dando origem a uma

vesícula.

No interior do citoplasma, a vesícula perde o revestimento de clatrina e

adquire transportadores transmembranares de protões, transformando-se num

endossoma. Com o transporte de protões para o interior do endossoma e

consequente acidificação do meio interno, as LDL desligam-se dos receptores.

Os receptores livres concentram-se numa pequena zona da membrana do

endossoma que se destaca sob a forma de uma pequena vesícula e que acaba

por se fundir com a membrana plasmática. Entretanto, o endossoma funde-se


25

com um lisossoma onde as LDL são digeridas e o colesterol é libertado para

ser usado como nutriente pela célula.

2.3.5 – LISOSSOMAS

Os lisossomas (Fig.10) são vesículas intracelulares delimitados por uma

membrana e contendo enzimas hidrolíticas, capazes de digerir todas as

macromoléculas da célula. Conhecem-se cerca de 40 tipos de enzimas

lisossómicas, que incluem proteases, nucleases, glicosidases, lipases,

fosfatases e sulfatases. Todas estas enzimas têm uma particularidade: são

preferencialmente activas em meio ácido e, para acidificar o seu meio interno,

os lisossomas possuem na membrana uma bomba de protões. Por outro lado,

a membrana impede o acesso das enzimas ao citoplasma. E, no caso de

eventual fuga, as enzimas não são activas a um pH neutro do citoplasma.

Fig.10 – Lisosoma (Campbell e Reece, 2005).

Na célula, os lisossomas exercem fundamentalmente três funções:

1. Os lisossomas digerem macromoléculas provenientes do exterior

pela via da endocitose, fornecendo nutrientes para o metabolismo da célula. É

o caso, por exemplo, das partículas de lipoproteínas que são internalizadas por


26

endocitose mediada por receptores e incorporadas em endossomas que se

fundem com os lisossomas. No lisossoma as lipoproteínas são digeridas,

libertando o colesterol que é utilizado pela célula na biosíntese de membranas.

2. Os lisossomas desempenham, adicionalmente, um papel

fundamental na destruição de componentes celulares obsoletos. Neste

processo, denominado autofagia, os organelos que atingiram o limite do seu

tempo de vida ou que deixaram de ser necessários à célula, são incorporados

em vesículas (autofagossomas) que se fundem com os lisossomas.

3. Finalmente, os lisossomas participam na degradação de

microrganismos ou partículas nocivas à célula através do mecanismo de

fagocitose. As células humanas especializadas neste mecanismo são os

macrófagos e os neutrófilos. Os corpos reconhecidos como estranhos são

fagocitados pela célula e incorporados em fagossomas que se fundem com

lisossomas.

Todas as hidrolases ácidas destinadas aos lisossomas são sintetizadas

no retículo endoplasmático e transportadas para o complexo de Golgi. Aí

recebem um sinal específico, que consiste numa manose fosforilada na

posição 6 (M-6-P). Ao atingirem a face trans do Golgi, estas enzimas são

incorporadas em vesículas, que possuem na membrana receptores para M-6-P

e que se fundem, especificamente, com lisossomas pré-existentes. Deste

modo, as enzimas hidrolíticas marcadas pelo sinal M-6-P separam-se, à saída

do complexo de Golgi, das proteínas destinadas à via da secreção.

2.3.6 – CLOROPLASTOS E MITOCÔNDRIAS

As mitocôndrias e os cloroplastos são constituintes essenciais das

células eucarióticas, pois são estes organelos que fornecem à célula a energia

necessária para todas as reacções do metabolismo.

Os cloroplastos (Fig.11) existem nas células fotossintéticas (células

vegetais), sendo o seu número muito variável nas plantas superiores. Em corte,

apresentam a forma de discos lenticulares de cor verde com 3-10 µm de

diâmetro e 1-2 µm de espessura. As clorofilas a e b e os carotenóides

(carotenos e xantofilas) são os pigmentos mais importantes.


27

Do ponto de vista ultrastrutural, os cloroplastos possuem invólucros

constituídos por uma membrana externa e uma membrana interna, as quais

delimitam o espaço intermembranar. Em alguns casos, como por exemplo no

milho, a membrana interna invagina-se e origina uma rede complexa de

túbulos, o retículo periférico.

Fig.11 – Cloroplasto (Campbell e Reece, 2005).

O invólucro delimita o estroma no seio do qual se encontram os

tilacóides. Estes são sáculos achatados de natureza membranosa que, regra

geral, se dispõem segundo o eixo maior do cloroplasto. Os tilacóides podem

agrupar-se, constituindo empilhamento de discos achatados uns sobre os

outros, designam-se, neste caso, tilacóides dos grana. Os tilacóides do

estroma são sáculos polimórficos não empilhados que aparecem, muitas

vezes, a ligarem entre si tilacóides de grana diferentes.

O estroma é constituído por uma substância, fundamentalmente

granular, onde se encontram glóbulos osmiófilos ou plastoglóbulos,

ribossomas, grãos de amido e ADN cloroplastidial formando nucleóides. De

todos os constituintes do estroma só os grãos de amido são observáveis ao

microscópio óptico, surgindo como estruturas refringentes quando corados com

soluto de lugol.

Na fase inicial da diferenciação dos cloroplastos, a membrana interna do

invólucro do proplasto invagina-se, formando vesículas e lamelas que, mais


28

tarde, originarão os tilacóides. No decurso da ontogenia cloroplastidial, as

invaginações da membrana interna podem originar vesículas que se acumulam

em locais definidos do proplasto, formando o corpo prolamelar. Nalguns casos,

o corpo prolamelar forma arranjos cristalinos. Se a planta for mantida em

condições de iluminação adequada, o corpo prolamelar e/ou as lamelas

formadas a partir da membrana interna organizam-se para formar um sistema

tilacoidal funcional (fotossintetizante). Ao mesmo tempo que se diferenciam as

membranas tilacoides, tem lugar a conversão do protoclorofilídeo em

clorofilídeo e este em clorofila.

As mitocôndrias (Fig.12) são organelos celulares presentes na maioria

das células eucarióticas e responsáveis, em condições aeróbias, pela obtenção

de energia necessária às células que as possuem. Têm aspecto morfológico

muito variável, podendo ocorrer, contrariamente ao que o seu nome indica

(“grânulo fusiforme”), sob diversas formas, como redonda, oval e em bastonete

ou filamento, e apresentando variações no seu tamanho, número e distribuição,

não só segundo os diferentes tipos de células como também durante o ciclo de

vida de uma mesma célula. Uma célula humana contém, em média, cerca de

3000 a 5000 destes organelos citoplasmáticos.

Fig.12 – Cloroplasto (Campbell e Reece, 2005).


29

O termo mitocôndria, introduzido em finais do século XIX por Benda,

deriva das palavras gregas “mitos” e “chondros”. Até essa altura, esses

organelos subcelulares foram designados por diversos nomes, ficando o de

bioblastos como o mais conhecido. Altman, em finais do séc. XIX, considerava

que as mitocôndrias eram as unidades básicas da actividade celular e,

baseando-se nas semelhanças de forma e tamanho que encontrou entre

bioblastos e bactérias, sugeriu que aqueles organelos deveriam ser capazes de

existência independente e que as células eucarióticas que as possuíam

adquiriram, por isso, capacidade de vida. É interessante notar que essas ideias

tornaram a surgir, embora sob diferente forma, na actual teoria endossimbiótica

da origem evolutiva da mitocôndria. Ainda em finais do século XIX, Michaelis

desenvolveu uma técnica para corar selectivamente mitocôndrias. Este facto foi

de grande importância pois, além de ter sido a primeira indicação de que a

mitocôndria tem a capacidade de reduzir um corante, forneceu um critério

definitivo para a sua identificação citológica.

Em 1940, tinha-se progredido o suficiente para formular um esboço da

cadeia de transporte de electrões. Antes disso, tinham já sido descritas as

reacções enzimáticas do ciclo do ácido cítrico, tendo-se também demonstrado

que a oxidação de vários intermediários do ciclo estava ligada à formação de

ATP. Na década seguinte (1940 – 1950), as mitocôndrias foram identificadas

como locais de metabolismo energético. Nos anos 50, o melhoramento de

técnicas de microscopia permitiu uma descrição das principais características

morfológicas da mitocôndria. Também nessa altura os investigadores

(particularmente Hatefi e colaboradores) tiveram sucesso no isolamento de

porções da cadeia respiratória enzimaticamente activas. Em 1961, Mitchell

propôs a hipótese quimiosmótica para explicar a produção de energia na forma

de ATP, em que basicamente sugere que, durante a transferência de electrões,

é formado um gradiente de iões hidrogénio através da membrana interna,

posteriormente utilizado para a síntese de ATP.

Várias descobertas, como a de que as mitocôndrias possuem uma

maquinaria para sintetizar algumas proteínas, dirigiram a investigação para o

problema da biogénese mitocondrial. Os estudos de genética mitocondrial

também evoluíram bastante desde que Ephrussi descobriu uma mutação não

cromossomal (citoplasmática), que causava deficiências respiratórias em


30

leveduras e Schatz, em 1964, descreveu a existência de ADN mitocondrial

nesse organismo.

Mais recentemente, tem vindo a ser descrita a associação entre defeitos

mitocondriais e uma grande variedade de doenças humanas. São doenças

ainda raras que se podem manifestar com diversos sintomas, mais ou menos

severos, que incluem: problemas de crescimento e aprendizagem, problemas

respiratórios, neurológicos, cardíacos, visuais e/ou auditivos, enfraquecimento

muscular, e outros. As doenças afectam particularmente órgãos com maiores

necessidades energéticas, como o cérebro, coração e músculos, e estão a ser

alvo de investigação intensa.

2.3.7 – VACÚOLOS

Nas células vegetais diferenciadas, uma parte significativa do seu

volume é ocupado pelo vacúolo (Fig.13). Este aparece como um espaço

delimitado por uma membrana denominada tonoplasto. O tonoplasto tem a

capacidade de manter constante o pH ácido do fluido vacuolar. Dependendo do

tipo de célula, o volume ocupado pelo vacúolo ou conjunto de vacúolos –

Vacuôma – varia entre 5 e 95%.

A biogénese do vacúolo é assunto de relativa controvérsia. Os vacúolos

podem formar-se nas células meristemáticas por dilatação de túbulos do

retículo endoplasmático ou por fusão de vesículas derivadas, quer do retículo

endoplasmático, quer dos dictiossomas. Nestas células, o vacuoma é formado

por pequenos e numerosos vacúolos globulares ou filamentosos. Durante a

diferenciação celular, os vacúolos são, de entre os organelos celulares, os que

apresentam alterações mais notórias.

Os vacúolos das células vegetais podem assemelhar-se aos lisossomas

das células animais por armazenarem grande número de enzimas hidrolíticas.

Na célula vegetal desempenham, porém, funções muito diversas. O vacúolo

funciona, predominantemente, como uma estrutura de hidratação da célula

com a consequente ocupação de espaço e manutenção da forma celular. A

formação de células de grandes dimensões, como é o caso das células

vegetais definitivas, preenchidas unicamente por citoplasma, exigiria grande

dispêndio de energia, quer em termos de síntese inicial, quer em termos de


31

manutenção. Embora num processo de diferenciação normal as células

renovem os seus conteúdos citoplasmáticos e produzam algum citoplasma

adicional, o facto é que a diferenciação se traduz, na maioria dos casos, na

acumulação de água em pequenos vacúolos que progressivamente coalescem,

originando o vacúolo único, de grandes dimensões, das células definitivas.

Fig.13 – Vacúolo (Campbell e Reece, 2005).

O vacúolo pode ainda armazenar compostos de natureza diversa, muitos

dos quais são tóxicos para a célula se acumulados no citoplasma. Entre os

produtos armazenados no vacúolo encontram-se alguns de utilização

metabólica imediata. Tal é o caso das plantas que fixam o dióxido de carbono

durante a noite e o convertem em malato, que é armazenado no vacúolo até

ser utilizado na síntese de açúcares, síntese esta que ocorre na presença de

luz. Muitos dos compostos acumulados no vacúolo têm papel importante na

interacção animal/planta, nomeadamente as antocianinas das pétalas, que são

importantes na atracção de polinizadores. No entanto, nem todos os compostos

têm papel tão inofensivo.

Muitas plantas acumulam, no vacúolo, alcalóides extremamente tóxicos,

que impedem os herbívoros de as utilizar na sua dieta. O vacúolo pode ainda

acumular proteínas, como acontece com as sementes das gramíneas, que são

mobilizadas durante a germinação.


32

2.3.8 – PEROXISSOMAS Os peroxissomas (Fig.14) foram descritos, pela primeira vez, por

Rodhin, em 1954, no citoplasma das células dos tubos contornados proximais

do rim de ratinho e designados com o nome de “microcorpos”. Em 1960, De

Duve e colaboradores, caracterizaram-nos bioquimicamente e, em 1966, De

Duve e Baudhuin introduziram a designação de peroxissoma para definir o

organelo que continha uma oxidase que formava peróxido de hidrogénio

(H2O2), e catalase que decompunha esta substância. Mais tarde, os

peroxissomas foram observados em numerosas células animais e vegetais e

designados por peroxissomas, microperoxissomas, microcorpos e glixissomas.

Estes termos assinalam diferenças estruturais e funcionais do organelo

peroxissoma nas várias espécies animais e vegetais e até entre os órgãos e

tecidos da mesma espécie.

Fig.14 – Peroxissoma (Campbell e Reece, 2005).

Os peroxissomas são organelos citoplasmáticos rodeados de membrana

simples com matriz moderadamente densa, por vezes com uma estrutura

cristalina no seu interior. Observam-se em quase todas as células animais

(exceptuam-se os eritrócitos) em numerosas células vegetais e até em

protozoários, leveduras e algumas bactérias. Contêm numerosas enzimas que

catalisam reacções importantes para o metabolismo celular, intervêm na


33

produção e degradação de H2O2, na oxidação dos ácidos gordos de cadeia

muito longa, prostaglandinas, purinas e poliaminas, na biossíntese dos ácidos

biliares e plasmalogénios, no catabolismo dos ácidos fitânicos, pipecólico e

glioxílico e desempenham importantes funções metabólicas e de regulação

hormonal. Recentemente começaram a caracterizar-se doenças – doenças peroxissómicas (ou peroxissomais) – originadas por deficiência de uma ou

mais funções peroxissómicas, consequência da ausência de uma ou outra

enzima habitualmente presentes nestes organelos.

2.3.9 – CITOSQUELETO As células eucarióticas possuem uma extraordinária plasticidade,

flexibilidade e mobilidade, e a estrutura responsável por tais propriedades é o

citosqueleto.

O citosqueleto desempenha, simultaneamente, o papel de “ossos” e

“músculos” da célula, e representa um passo fundamental na evolução das

células procarióticas e eucarióticas.

As várias propriedades do citosqueleto devem-se à existência de três

grandes tipos de estruturas proteicas com propriedades distintas: os filamentos

intermediários, os microfilamentos de actina e os microtúbulos.

Os filamentos intermediários (com cerca de 10 nm de diâmetro) são

constituídos por agregados de proteínas filamentosas que variam consoante o

tipo de célula. Por exemplo, nas células epiteliais as proteínas constituintes dos

filamentos intermediários denominam-se ceratinas e desempenham um papel

fundamental na coesão intercelular.

Os microfilamentos de actina têm um diâmetro individual de cerca de

7nm e associam-se geralmente em feixes ou redes de localização

submembranar. Estes feixes ou redes são responsáveis pela forma e

plasticidade da membrana plasmática.

Os microtúbulos são constituídos por cilindros ocos de 25 nm de

diâmetro, cujas paredes são formadas por agregados de proteínas globulares

denominadas tubulinas. Nas células em interfase, os microtúbulos emanam de

uma estrutura perinuclear denominada centrossoma. Daqui os microtúbulos

espalham-se por todo o citoplasma onde servem de “trilhos” para o movimento


34

de vários organelos. Por exemplo, o transporte de vesículas envolvidas quer na

via de secreção, quer na via de endocitose, ocorre ao longo dos microtúbulos.

Estes são, também, os principais constituintes dos cílios e flagelos,

contribuindo assim para o movimento celular. Durante a divisão celular, os

microtúbulos desempenham ainda um papel fundamental, pois são os

responsáveis pela separação equitativa dos cromatídeos pelas duas células-

-filhas.

2.3.10 – PAREDE CELULAR A diferença entre animais e plantas não está nos processos moleculares

fundamentais, como a replicação de ADN, síntese proteica ou mesmo na

arquitectura molecular das membranas protoplasmáticas. A diferença mais

significativa entre estes dois grupos de seres vivos reside nas plantas

possuírem uma parede celular rígida, que confere às células características

peculiares, e de fixarem o dióxido de carbono atmosférico durante a

fotossíntese.

A parede celular é uma estrutura fundamental para o desenvolvimento

das plantas. Nas zonas da planta onde o crescimento é mais intenso, a parede

celular desempenha um papel preponderante na regulação do alongamento

celular e na definição da forma final das células. O grau de especialização da

parede, que é uma consequência do processo de maturação celular, contribui

para a definição da função específica da célula no tecido e no órgão. Enquanto

algumas das células definitivas mantêm a sua parede celular primária, por

vezes consideravelmente espessa, como é o caso das células do colênquima,

outras há que desenvolvem parede celular secundária, formada por novas

camadas de parede de composição diversa.

A parede celular é uma estrutura particular de matriz extracelular da

célula vegetal, intimamente associada à face exoplásmica do plasmalema.

Embora esta estrutura desempenhe muitas das funções atribuídas à matriz

extracelular das células animais, ela é normalmente mais espessa, mais

organizada e mais rígida, sendo constituída por macromoléculas

completamente diferentes das que constituem a matriz extracelular das células

animais.

_____________________________ III _____________________________

A MICROSCOPIA

3.1 – Um pouco de história 3.2 – O microscópio 3.3 – Tipos de microscópios

Microscópio fotónico

Microscópio electrónico

Microscópio protónico 3.4 – Constituição do microscópio óptico comum

Parte mecânica

Parte óptica 3.5 – Ampliação do microscópio 3.6 – Funcionamento do microscópio óptico

Cuidados a ter com o microscópio

Recomendações a seguir

depois da utilização do microscópio

Capítulo 3 –A Microscopia

36

3.1 – UM POUCO DE HISTÓRIA

Antes da época de Cristo, a propriedade de pedaços esféricos de vidro

aumentarem imagens já era conhecida pelos Assírios. Esta propriedade só

passou a ser efectivamente explorada por volta de 1300, quando começaram

a ser utilizadas lentes para melhorar a visão.

No início do século XVII, microscópios compostos produzidos por

fabricantes de lentes italianos e ingleses passaram a ser comuns na Europa.

Este tipo de microscópio, constituído por duas ou mais lentes associadas,

denomina-se microscópio composto, enquanto aquele em que apenas uma

lente é usada denomina-se microscópio simples.

Os primeiros microscópios compostos produziam aumentos maiores do

que os microscópios simples. Todavia, a imagem que forneciam era de

péssima qualidade, devido às anomalias cromáticas. As lentes utilizadas

naquela época causavam a decomposição da luz branca nas cores

constituintes, aparecendo o objecto em estudo no campo de visão envolvido

por linhas coloridas. Assim, muitos indivíduos preferiam utilizar microscópios

simples que, quando constituídos com lentes cuidadosamente polidas,

forneciam aumentos razoáveis, sem o problema de anomalias cromáticas. Um

desses indivíduos foi Antonie Van Leeuwenhoek, um excelente fabricante de

lentes que viveu na Holanda entre 1632 e 1723. As suas lentes manualmente

polidas forneciam aumentos da ordem das 40 a 270x.

Leeuwenhoek é tido como o descobridor dos seres microscópicos,

tendo sido ele quem primeiro observou as bactérias e os protozoários. Outras

contribuições dadas por Leeuwenhoek foram a descrição dos capilares que

ligam as artérias e veias dos vertebrados, a descrição microscópica dos

músculos, dentes e outros órgãos e a confirmação de que os espermatozóides

estão presentes no líquido seminal de machos de mamíferos.

Robert Hooke (1635 – 1703), um outro grande cientista, estudou entre

outras coisas a estrutura das penas das aves, das patas das moscas e da

cortiça. Em 1665, Hooke descreveu as suas observações sobre um pedaço de

cortiça como sendo todo perfurado e poroso, assemelhando-se muito, quanto

a isto, a um favo de mel, e que além disso, esses poros, ou células, não eram


37

Ocular

Tubo

Objectiva

Porta-objecto

Fonte de luz

Globo condensador

Fig.15 – Microscópio utilizado por Hooke e desenhos da estrutura microscópica da corti a em dois planos de corte perpendiculares entre si. (Adaptado de http://images.google.pt/images?q=primeiro+microscopio&ndsp=18&um=1&hl=pt-PT& tart=0&sa=N)

ç s

muito fundos, e sim constituídos por um grande número de pequenas caixas.

Pode-se assinalar que foi perante esta descrição que Hooke cunhou o termo

célula (pequena cela) para designar as pequenas cavidades que ele observou

na cortiça.

Após essas primeiras descobertas, os estudos microscópicos

avançaram muito pouco. Nenhuma descoberta importante foi feita no decorrer

dos 200 anos que se seguiram à descoberta da célula, por Robert Hooke. O

agente limitante, neste caso, foi sem dúvida a qualidade dos microscópios,

dado continuarem a apresentar anomalias cromáticas.

Finalmente, a partir de 1830 começaram a ser produzidas as

chamadas lentes acromáticas, as quais não produziam anomalias. Esta

inovação resultou num enorme progresso da indústria de microscópios, que

culminou com a invenção, pelo físico Ernest Abbé, do microscópio acromático com condensador, praticamente idêntico aos utilizados

actualmente. Essas inovações tecnológicas abriram uma nova era para as

Ciências Biológicas.


38

3.2 – O MICROSCÓPIO O microscópio é um instrumento que se destina a observar objectos de

reduzidas dimensões, impossíveis de observar à vista desarmada. É um

instrumento auxiliar de observação que permite aumentar o poder de

separação linear do globo ocular, facultando a observação de pontos, que

divergem entre si por valores muito reduzidos, como dois pontos distintos. Em

suma, é um aparelho amplificador que produz uma imagem ampliada do

objecto em estudo.

3.3 – TIPOS DE MICROSCÓPIOS

Existem dois tipos de microscópios:

Microscópio simples – contém uma lente simples ou um sistema

de lentes centradas, não permitindo uma ampliação dos objectos superior a

50x. Ex. Lupa.

Microscópio composto – é constituído por mais do que um

sistema de lentes. A formação da imagem é determinada, em grande parte,

pelo comprimento de onda da luz utilizada na iluminação da amostra e pelas

propriedades físicas desta. Com base no tipo de iluminação, podemos

considerar os seguintes tipos:

Microscópio fotónico (óptico) – a imagem é transmitida por um

feixe de fotões (luz visível ou ultravioleta).

Microscópio electrónico (de varrimento e de transmissão) – a

imagem é transportada por um feixe de electrões.

Microscópio protónico – a imagem é transportada por protões.


39

De entre os microscópios fotónicos, podemos ainda considerar os

seguintes sub-tipos:

Microscópio comum

Utilizado para ampliar, com uma série de lentes,

estruturas pequenas impossíveis de visualizar a olho

nu. É constituído por um componente mecânico que

suporta e permite controlar um componente óptico que

amplia as imagens.

(http://pt.wikipedia.org)

Microscópio ultravioleta

A radiação utilizada é o ultravioleta que tem um

comprimento de onda (λ) perto de 0,2 a 0,3 μm, inferior

aos valores de λ para a luz visível, o que permite

melhorar o limite de resolução comparativamente ao

microscópio de campo luminoso/claro. A óptica é

constituída por lentes de quartzo, já que o vidro não

transmite este tipo de radiação.

(http://docentes.esa.ipcb.pt)

Microscópio de fluorescência

Permite observar microrganismos capazes de fixar

substâncias fluorescentes (fluorocromos). A luz UV, ao

incidir nessas partículas, provoca a emissão de luz

visível e observa-se os microrganismos a brilhar em

fundo escuro.


http://www.um.es/sai/imagenes/laser-microdissection.jpg�

http://pt.wikipedia.org/wiki/Lente

http://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Fluorocromo&action=edit

http://pt.wikipedia.org/wiki/UV

http://pt.wikipedia.org/wiki/Luz_vis%C3%ADvel

http://pt.wikipedia.org/wiki/Luz_vis%C3%ADvel


40

Microscópio de campo escuro

Os corpúsculos a examinar são fortemente iluminados

por feixes luminosos que penetram lateralmente, o que

é conseguido com condensadores especiais. Deste

modo, a única luz que penetra na objectiva é a

difractada pelas partículas presentes na preparação,

pelo que passam a ser visíveis em fundo escuro.


Microscópio de contraste de fase

Permite a observação de microrganismos vivos, sem

coloração, através do contraste devido à diferença de

fase dos raios luminosos que atravessam o fundo

relativamente à fase da luz que atravessa os

microrganismos.


Microscópio de polarização

O microscópio de polarização possui dois prismas: um

polarizador e outro analisador. A luz ao penetrar em

estruturas como músculo, ossos, celulose, fibras,

cabelos, etc., desdobra-se em dois feixes. O prisma

deixa passar uma das vibrações luminosas mas não a

outra, de modo que as estruturas que forem isotrópicas

serão anuladas e no seu lugar surgirá uma imagem

escura. As estruturas birrefringentes (anisotrópicas) produzirão um tipo de

vibração luminosa que será emitida, ficando brilhante. Somente as estruturas

birrefringentes aparecerão brilhantes, ficando o restante material escuro.

(Adaptado de http://monografias.brasilescola.com)

http://pt.wikipedia.org/wiki/Difrac%C3%A7%C3%A3o

http://pt.wikipedia.org/


41

Relativamente aos microscópios electrónicos podemos considerar os

seguintes sub-tipos:

Microscópio electrónico de varrimento (SEM)

Cria uma imagem ampliada da superfície do

objecto. Não é necessário cortar o objecto para

se observar; este pode ser colocado no

microscópio sem grandes preparativos. Pode

ampliar os objectos 100 mil vezes ou mais,

sendo muito útil dado que permite obter

imagens tridimensionais da superfície do

objecto. (Adaptado de http://www.geocites.com)

Microscópio electrónico de transmissão (TEM)

Dirige o feixe de electrões para o objecto, cuja

imagem se deseja aumentar. Uma parte dos

electrões atravessa o objecto, formando uma

imagem aumentada. Exige uma cuidada

preparação do objecto, que necessita ser

cortado em camadas muito finas. Permite

ampliações do objecto até um milhão de vezes. (Adaptado de

http://www.geocites.com)

De todos os microscópios referidos anteriormente, apenas será

referenciado com maior relevância o microscópio óptimo comum, uma vez

tratar-se do microscópio utilizado nas aulas práticas de Ciências da Natureza

no 2º ciclo do Ensino Básico.


42

3.4 – CONSTITUIÇÃO DO MICROSCÓPIO ÓPTICO COMUM

Um microscópio óptico compõe-se essencialmente em duas partes

(Silva e Valente, 2003):

Parte mecânica

Parte óptica

Fig.16 – Esquema da constituição do microscópio óptico comum (http://campus.fornecity.com).

Parte Mecânica É constituído por uma série de peças que variam na forma e no

tamanho consoante o tipo de microscópio.

Pé/Base – Assegura a estabilidade do objecto de observação sobre

a mesa.


43

Coluna/Braço – Peça que se levanta verticalmente do pé. Pode ser

rígida ou articulada, rectilínea ou dobrada. É a região que suporta o tubo ou

canhão do microscópio e destina-se ao transporte deste instrumento de

observação.

Tubo ou canhão – Tubo cilíndrico que suporta nas suas

extremidades a lente ocular e a lente objectiva. Na extremidade inferior

encontra-se um revolver que suporta as várias objectivas e que por rotação

permite a rápida troca de lentes.

Platina ou mesa – Placa com forma variada (quadrangular ou

circular) fixa ou rotativa. É horizontal e está fixa a meio da coluna ou articulada

com esta. Destina-se a suportar a preparação do objecto a observar

apresentando duas pinças para fixar o objecto. No centro tem a janela através

da qual passam os raios luminosos que vão incidir no objecto.

Revólver – Dispositivo que permite a rápida substituição de uma

objectiva por outra.

O parafuso macrométrico é utilizado na pré-focagem para

movimentos de grande amplitude.

O parafuso micrométrico é utilizado na focagem de pequena

amplitude. Estes movimentos podem ser transmitidos ao canhão ou platina.

Parte Óptica É o sistema funcional do microscópio, tendo como funções iluminar o

objecto e fornecer deste uma imagem ampliada.

Fonte luminosa – Feixe de raios luminosos fornecido pelo filamento

incandescente de uma lâmpada, existente num suporte ajustado à base do

microscópio.

Condensador – A sua função essencial é projectar no plano da

preparação a imagem da fonte luminosa.


44

Diafragma – O diafragma limita o feixe de raios que passa pelo

sistema óptico. Situa-se acima do foco inferior do condensador e permite a

variação da incidência da luz que chega à preparação e passa pelo

condensador. Permite a observação do campo iluminado e do campo

observado.

Objectiva – Uma objectiva é um sistema de lentes centradas. Esse

recebe a luz do objecto e projecta uma imagem deste que é fornecida à ocular

– imagem intermédia – real, ampliada e invertida.

Ocular – O sistema ocular é suspenso pela extremidade superior do

tubo e é constituído pela lente ocular propriamente dita (situada superiormente

junto do globo ocular do observador) e pela lente colectora (situada próximo

do objecto). A lente ocular é a única deste sistema responsável pela

ampliação da imagem, enquanto a lente colectora conduz a imagem até ao

plano focal da lente ocular.

3.5 – AMPLIAÇÃO DO MICROSCÓPIO

Somente duas das lentes que fazem parte do sistema de ampliação

têm funções de ampliação (Silva e Valente, 2003):

Lente frontal da objectiva

Lente ocular da ocular

A ampliação total do microscópio é igual ao produto da ampliação da

ocular pela ampliação da objectiva.

Ampliação = Ampl. ocular x Ampl. Objectiva

Ocular Objectiva Ampliação

10x

10x

10x

10x

4x

10x

40x

100x

10x4=40x

10x10=100x

10x40=400x

10x100=1000x


45

3.6 – FUNCIONAMENTO DO MICROSCÓPIO ÓPTICO

O microscópio é um aparelho muito útil mas caro, pelo que deve ser

usado com grande cuidado.

Cuidados a ter com o microscópio

Manuseá-lo com o máximo cuidado. Qualquer movimento que

seja efectuado com ele deve ser sempre com uma mão a segurar a coluna e a

outra a base.

Nunca o colocar nas extremidades de qualquer superfície, para

não cair.

Mantê-lo sempre limpo de poeiras e de outras sujidades.

Nunca tentar desmontar qualquer uma das partes constituintes.

Não colocar os dedos nas lentes (condensador, objectiva e

ocular) nem deixar que estes toquem na lâmina ou lamela da preparação.

Limpar as lentes cuidadosamente com material próprio, de uma

forma circular, sem esfregar.

Recomendações a seguir depois da utilização do microscópio

Baixar a platina.

Colocar a objectiva de menor ampliação no prolongamento do

tubo.

Retirar a preparação e arrumá-la no lugar que lhe é destinado.

Abrir o diafragma e subir o condensador.

Verificar se a platina e as lentes ficaram limpas.

Apagar a luz do microscópio.

Cobrir o microscópio com a protecção e guardá-lo na respectiva

caixa e local.

_____________________________ IV _____________________________

EXPERIÊNCIAS LABORATORIAIS

4.1 – Importância das experiências

laboratoriais

4.2 – Lista de material de laboratório

mais usual

4.3 – Protocolos experimentais

Capítulo 4 – Experiências Laboratoriais

47

4.1 – IMPORTÂNCIA DAS EXPERIÊNCIAS LABORATORIAIS

As actividades laboratoriais têm como uma das tarefas principais a

realização de um protocolo experimental que permita colocar em prática e

alargar os conhecimentos assimilados no decorrer das aulas, tornando-se

mais motivador para quem ensina e para quem aprende. São um meio

privilegiado para o desenvolvimento pessoal e interpessoal. Envolvem a

compreensão de factos, princípios e teorias, e asseguram a aquisição de

práticas de manipulação. É no laboratório que se pode manipular material,

aprender técnicas e experimentar a sensação de ver como as coisas

acontecem (Pinto et al., 1996).

A importância da realização de experiências no contexto do ensino

actual é bastante significativa. Actualmente, em todos os níveis de ensino

valoriza-se a pesquisa e a produção de trabalhos neste âmbito. Este tipo de

trabalho vai estimular o raciocínio lógico e a pesquisa de informação,

permitindo aos alunos desenvolver capacidades de manipulação de material,

de planificação do trabalho, de interpretação de dados e formulação de novos

problemas.

Na realização deste tipo de actividade prática laboratorial cabe ao

docente um papel de “guia”, orientando os alunos segundo as regras e

conteúdos da disciplina de Ciências da Natureza. No entanto, sem privar os

alunos do máximo de margem de manobra para que o seu raciocínio possa

ser conciliado com os próprios interesses, deve tanto quanto possível zelar

para que não ocorram alguns erros frequentes, tais como a leitura excessiva e

não orientada da bibliografia e uma atitude precipitada para a recolha de

dados e aplicação desadequada das técnicas.


48

4.2 – LISTA DE MATERIAL DE LABORATÓRIO (MAIS USUAL NO 2º CICLO)

A inexistência de muito do material necessário às actividades

experimentais nos Laboratórios de Ciências da Natureza do 2º ciclo, leva a

que a maior parte das vezes as aulas práticas não sejam cumpridas.

MATERIAL DE DISSECÇÃO

• Agulha de ponta fina

• Bisturi

• Pinça de pontas finas

• Tesoura de pontas finas

• Tina de dissecção

MATERIAL DE VIDRO o Balão de vidro

o Balão volumétrico

o Bureta

o Caixa de Petri

o Copo de pé (graduado)

o Balão de Erlenmeyer

o Funil

o Gobelé

o Lâmina e lamela de vidro

o Pipeta

o Proveta

o Termómetro

o Tina de vidro

o Tubos de ensaio

o Vareta

o Vidro de relógio

OUTRO MATERIAL Almofariz

Balança

Esguicho

Espátulas

Lamparina de álcool

Pinças de tubos de ensaio

Placa eléctrica

Rolhas

Seringa

Suporte para tubos de ensaio

Suporte universal


49

4.3 – PROTOCOLOS EXPERIMENTAIS PROTOCOLO I – OBSERVAÇÃO DE CÉLULAS DA EPIDERME DO BOLBO DA CEBOLA

MATERIAL 1-Microscópio

2-Pinça

3-Agulhas de dissecação

4-Bisturi

5-Vidro de relógio

6-Lâminas e lamelas

7-Papel de filtro

8-Solução de azul-de-

9-Solução de vermelho neutro a

0,5 gr/l

10-Bolbo da cebola

PROCEDIMENTO

nudas que formam o bolbo, e com a

cobre a parte côncava que ficou a

agmento da epiderme num vidro de

ssível o enrolamento e procurando

uda de duas agulhas de dissecação.

metileno

1 – Cortar o bolbo da cebola em quatro partes.

2 – Separar duas das escamas car

ajuda da pinça retirar da epiderme que re

descoberto.

3 – Introduzir rapidamente o fr

relógio com água, evitando tanto quanto po

distendê-lo o mais que puder com a aj


50

4 – Cortar com a tesoura um fragmento dessa película epidérmica e

montá-lo entre a lâmina e lamela, utilizando a água como meio de montagem.

5 – Observar ao microscópio a preparação que acabou de montar,

primeiro com a objectiva de menor ampliação e depois com a de maior

ampliação.

6 – Deitar uma a duas gotas de solução de azul-de-metileno ao longo

de uma das margens da lamela e aspirar, na margem oposta, com papel de

filtro, até o corante ter penetrado entre a lâmina e lamela.

7 – Observar novamente a preparação ao microscópio. Registar o que

se observou e fazer um esquema.

8 – Deitar algumas gotas de solução de vermelho neutro na água do

vidro do relógio. Introduzir um fragmento da epiderme das escamas da cebola

nesse soluto durante alguns segundos.

9 – Retirar o fragmento e montá-lo entre a lâmina e lamela, numa gota

de água.

10 – Observar novamente a preparação ao microscópio e registar o que

se observou num esquema.


51

OBSERVAÇÕES EFECTUADAS O bolbo da cebola é constituído por várias folhas carnudas e imbricadas

– túnicas. Cada túnica é recoberta por duas epidermes uma na face côncava

e outra na face convexa, sendo cada uma delas formada por uma única

camada de células. Cada célula é limitada por uma parede celular incolor

constituída por celulose.

Nas observações efectuadas foi possível observar o núcleo (a), o

citoplasma (b) e a parede celular (c).

Observação de células

vegetais obtidas do bolbo da

cebola utilizando a água como

meio de montagem (Aobj – 20x).



cebola utilizando o corante

vermelho neutro (Aobj – 20x).



cebola utilizando o corante azul-

-de-metileno (Aobj – 40x).


52

PROTOCOLO II – OBSERVAÇÃO DE CÉLULAS DO PARÊNQUIMA DA POLPA DE

TOMATE

MATERIAL 1 – Microscópio

2 – Bisturi

3 – Lâminas e lamelas

4 – Tomate

5 – Agulha de dissecç

6 – Vidro de relógio

PROCEDIMENTO

1 – Cortar transversalmente um tomate e com o auxílio do bisturi retirar

uma pequena porção da polpa carnuda.

2 – Colocar o fragmento da polpa sobre uma lâmina e esmague-o com

o auxílio do bisturi.

3 – Cobrir com a lamela e observar ao microscópio utilizando, como

usualmente, primeiro a objectiva de menor ampliação e, seguidamente, a de

maior ampliação.

4 – Fazer um esquema legendado da sua observação.

ão


53

OBSERVAÇÕES EFECTUADAS

O mento do tomate é um fruto, uma vez que é o produto do desenvolvi

ovário e do óvulo da flor, formando o pericarpo e as sementes,

respectivamente, após a fecundação.

Foi possível observar cromoplastos, isto é, constituintes celulares ricos

em pigmentos (carotenóides) vermelhos, amarelos ou cor-de-laranja.

Devido à fraca qualidade das imagens obtidas durante a obs

ados da actividade experimental, foi necessário recorrer aos

colares para obtenção dessas imagens com uma certa qualidade.

ervação

dos result

manuais es

Células da polpa de tomate – x125 (Adaptado de Pinto et al., 1996)


54

PROTOCOLO III – OBSERVAÇÃO DE CÉLULAS DO TUBÉRCULO DA BATATEIRA MATERIAL

1 – Microscópio

2 – Bisturi

3 – Lâminas e lamelas

4 – Batata

6 – Água destilada

7– Água iodada ou soluto de

Lugol

PROCEDIMENTO

1– Cortar a batata em duas metades.

2 – Com o auxílio de um bisturi rasgar uma pequena porção da polpa

da batata.


55

3 – Montar a raspagem numa gota de água destilada. 4 – Observar a preparação ao microscópio e elaborar um esquema do

da batata e montá-la em soluto

6 – Observar ao microscópio a preparação e esquematizar o que se

observou.

que se observou.

5 – Fazer uma nova raspagem da polpa

de Lugol.


56


A batata é um tubérculo subterrâneo da batateira, muito empregue na

alimentação. As células que o constituem formam um tecido – o parênquima

amiláceo – com forma arredondada em que o citoplasma (a) apresenta

inúmeros corpúsculos ovóides ou elípticos: os amiloplastos (b). Estes

organelos têm como principal função o armazenamento de uma substância de

reserva, o amido, sob a forma de grãos de amido (c). Foi também possível

observar a parede celular (d).

Observação de células do

tubérculo da batateira utilizando

água destilada como meio de

montagem (Aobj – 40x).

Observação de células do

tubérculo da batateira utilizando

soluto de Lugol como meio de

montagem (Aobj – 40x).


57

PROTOCOLO IV – OBSERVAÇÃO DE CLOROPLASTOS

MATERIAL 1- Ramo de Elodea

2- Microscópio óptico composto

3- Pinça

4- Agulhas de dissecação

5- Água destilada

PROCEDIMENTO

1 – Destacar, com o auxílio de uma pinça, uma folha de Elodea e

montá-la, entre lâmina e lamela, numa gota de água destilada.

2 – Observar ao microscópio a preparação e esquematizar o que se

observou.

ealização desta actividade

l descrevê-la, devido à importância

– os quais apresentam cor verde

a clorofila, essencial à realização da

Cloroplastos da Elodea (http://azolla.fc.ul.pt/aulas/images/Aloe1_001.jpg)


Embora não se tivesse procedido à r

experimental, achou-se indispensáve

destes organelos – os cloroplastos (a) devido à existência de um pigmento,

fotossíntese.


58

PROTOCOLO V – OBSERVAÇÃO DE SERES VIVOS DE UMA INFUSÃO

MATERIAL 1-Microscópio óptico c

2-Lâminas e lamelas

3-Agulhas de dissecação

4-Pipeta

5-Infusão

PROCEDIMENTO

A – Preparação da infusão 1. Numa tina de vidro deitar 730 cm³ de água da torneira e 25 cm³ de água

do charco. Colocar, à superfície da água, uma mão cheia de feno, deixando

um espaço de cerca de 4 cm até aos bordos da tina.

2. Tapar a tina com uma placa de vidro e deixar num local iluminado à

temperatura ambiente, para ser observado periodicamente.

B – Observação da infusão Fazer preparações extemporâneas em diferentes fases da infusão – ao 5º,

10º e 20º dias. Para cada uma delas realizar as seguintes operações:

omposto


59

1. Com uma pipeta, retirar uma gota sempre à mesma profundidade.

2. Colocar a gota numa lâmina e cobrir com uma lamela.

3. Observar a preparação ao microscópio.

4. Elaborar um relatório referindo os microrganismos observados durante

imagens obtidas durante a observação

uma vez que os manuais apresentam

imagens. Nesse sentido, optou-

(protozoários) mais frequentes em

Paramecium aurelia (http://en.wikipedia.org/wiki/Paramecium)

as três fases da experiência.


Devido à fraca qualidade das

dos resultados da actividade experimental, foi necessário recorrer a imagens

divulgadas na internet,

fundamentalmente esquemas e muito poucas

-se por seleccionar os seres vivos

observações de uma infusão.


60

Euglena sp. (http://pt.wikipedia.org/wiki/Euglena)

Vorticella

(http://en.wikipedia.org/wiki/Vorticella)

Amoeba (http://en.wikipedia.org/wiki/Amoeba)


61

PROTOCOLO VI – OBSERVAÇÃO DE UM ESFREGAÇO SANGUÍNEO HUMANO

Como se considera inconveniente a utilização de sangue humano nas

aulas, é possível utilizar sangue de um qualquer animal para realizar um

esfregaço sanguíneo e aplicar as técnicas de coloração adequadas. Neste

caso particular, foi utilizado sangue humano previamente recolhido por uma

técnica de análises clínicas.

MATERIAL Microscópio óptico composto

Sangue Humano

Lâminas e lamelas

Caixas de Petri

Pipeta

Água destilada

Corante de Giemsa

Corante de May-Grünwald

PROCEDIMENTO 1. Colocar na extremidade de uma lâmina uma gota de sangue,

seguidamente fazer deslocar outra lâmina sobre a anterior de forma a espalhar

bem o sangue.

2. Deixar secar a lâmina agitando-a.

3. Colocá-la numa caixa de Petri.


62

4. Cobrir a lâmina com 20 gotas de corante de May-Grünwald e aguardar

cerca de 5 minutos. Durante este tempo misturar 20 gotas de Giemsa com

20ml de água destilada e deitar numa caixa de Petri.

5. Deitar 20 gotas de água destilada no esfregaço e aguardar 1 minuto.

6. Lavar com água destilada.

7. Colocar a lâmina com o esfregaço para baixo na caixa de Petri que

contém o corante de Giemsa e aguardar 5 minutos.

8. Lavar com água destilada e deixar secar.

9. Observar ao microscópio.

10. Procurar identificar as células sanguíneas.


63


O sangue é um tecido conjuntivo líquido que circula pelo sistema

vascular sanguíneo dos animais vertebrados. O sangue é produzido na medula

óssea e tem como função a manutenção da vida do organismo, assegurando a

realização das trocas gasosas (hemácias, eritrócitos ou glóbulos vermelhos),

de processos imunitários (leucócitos ou glóbulos brancos) e do mecanismo de

coagulação sanguínea (plaquetas ou trombócitos).


sanguíneas – leucócitos (a) e

hemácias (b) (Aobj – 40x).


sanguíneas – leucócito (a),

hemácias (b), plaquetas (c) e

plasma (d) (Aobj – 100x).


sanguíneas – hemácias (b),

plaquetas (c) e plasma (d) (Aobj

– 100x).

_____________________________ V _____________________________

CONCLUSÃO

Capítulo 6 – Bibliografia

65

Ao longo dos últimos anos tem sido consensual a ideia de que há uma

disparidade crescente entre a educação nas nossas escolas e as

necessidades e interesses dos alunos. A Ciência transformou não só o

ambiente natural, mas também o modo como pensamos sobre nós próprios e

sobre o mundo no qual habitamos.

Aprender a ensinar é uma tarefa para a vida toda de um professor. Com

base neste lema e sendo eu uma professora em início de carreira, ao observar

a realidade do meu trabalho constatei que ao nível das Ciências da Natureza,

nomeadamente nos domínios da Citologia e da Microscopia, não reunia os

conhecimentos essenciais para ensinar aos meus alunos qualquer conteúdo

no qual as actividades experimentais estivessem patentes.

Assim sendo, o trabalho desenvolvido nesta dissertação serviu para

aumentar os meus conhecimentos sobre a célula a nível estrutural e funcional,

e a entrar em contacto com um “mundo” totalmente diferente do contexto sala

de aula que é o laboratório. Aprendi a manipular o material, a manusear o

microscópio, a fazer preparações para observação microscópica e a efectuar

as próprias observações e registos. Tudo isto contribuiu para que me sinta

hoje mais capaz de exercer a função de professora e mais preparada para

leccionar os conteúdos que se enquadram no programa de Ciências da

Natureza e que foram objecto de estudo desta dissertação.

O conhecimento científico não se adquire simplesmente pela vivência

de situações quotidianas. Há necessidade de uma intervenção planeada do

professor, a quem cabe a responsabilidade de sistematizar o conhecimento,

de acordo com o nível etário dos alunos e dos contextos escolares. Foi nessa

perspectiva que parti para esta aprendizagem, segura de que agora reúno

mais condições para poder ensinar, mas sempre consciente que ainda tenho

muito para descobrir e aprender…

_____________________________ VI _____________________________

BIBLIOGRAFIA


67

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