Teoria celular e tipos de células

Três lâminas no microscópio da escola. Na primeira, a película transparente destacada de uma escama de cebola: caixinhas alongadas, encostadas umas nas outras, cada uma com um ponto escuro perto da borda. Na segunda, um raspado da parte de dentro da sua bochecha com uma gota de azul de metileno: células soltas, de contorno irregular, cada uma com um núcleo azulado no meio. Na terceira, uma gota de iogurte diluído em água: pontinhos e bastõezinhos dezenas de vezes menores que as células da bochecha, sem nada visível dentro. No maior aumento do aparelho, mil vezes, você procura a membrana que envolve a célula da bochecha e não acha.

A bancada já contém a página inteira. As três amostras são feitas de células, e isso é a teoria celular. A célula da cebola tem uma parede que a da bochecha não tem, e as duas têm um núcleo que a bactéria do iogurte não tem: são os tipos de célula. E a membrana não aparece porque tem menos de 10 nanômetros de espessura, vinte vezes menos do que o microscópio de luz consegue separar: é a diferença entre aumento e resolução. Para identificar uma célula sem errar, você precisa de três coisas, nesta ordem: saber quanto ela mede, saber o que o instrumento mostra e o que ele não mostra, e saber que estruturas decidem a classificação.

Esta página começa pela régua (milímetro, micrômetro, nanômetro) e pelos microscópios; conta como a ideia de célula levou dois séculos para virar teoria; mostra o que a teoria afirma, o que ela não afirma e por que vírus, hemácias sem núcleo e fibras musculares com centenas de núcleos não a derrubam; faz a conta que explica por que as células são pequenas; e então compara os planos de célula: procariótica e eucariótica, animal, vegetal e fúngica. Termina com um roteiro para identificar o tipo de célula numa figura, numa micrografia ou numa tabela, e com os erros que os itens de prova exploram. O que cada organela faz em detalhe está em organelas celulares; como a membrana controla o que entra e o que sai, em membrana plasmática e transportes; de onde vieram mitocôndrias e cloroplastos, em endossimbiose; núcleo, cromossomos e divisão, em núcleo e ciclo celular e mitose e meiose.

A régua primeiro: milímetro, micrômetro e nanômetro

Quase toda confusão sobre células começa por não saber onde cada coisa fica numa régua. Dizer que célula, bactéria, vírus e molécula são muito pequenos é verdade e não informa nada: entre uma molécula de glicose e uma célula do seu corpo há a mesma proporção que entre uma formiga e um estádio.

A régua comum não serve, porque os tamanhos variam demais. A saída é uma régua em que cada divisão vale dez vezes a anterior. As unidades dela são três.

Com as conversões na mão, os objetos entram na régua.

Três leituras da régua valem mais que a tabela decorada.

A célula fica no meio. Uma célula animal de 20 µm está cinco divisões abaixo de uma pessoa e cinco acima de um átomo.

Vírus e bactéria estão em divisões diferentes. Um vírus de 100 nm mede 0,1 µm; uma bactéria de 2 µm é vinte vezes mais comprida. Em volume, a diferença é o cubo disso: milhares de vezes.

Bactéria e célula do seu corpo também. Uma célula de 20 µm é dez vezes mais comprida que uma bactéria de 2 µm e tem, em volume, cerca de mil vezes mais espaço.

Exemplo resolvido: converter e comparar. Uma hemácia mede 8 µm. Quanto é isso em milímetros, e quantas hemácias enfileiradas cabem em 1 mm?

De micrômetro para milímetro a unidade cresce, então o número diminui: $8 \div 1\,000 = 0{,}008$ mm. Quantas cabem em 1 mm: escreva o milímetro em micrômetros e divida, $1\,000 \div 8 = 125$ hemácias.

Conferência. $125 \times 8 = 1\,000$ µm, que é 1 mm. O número é coerente com a régua: a hemácia está duas divisões abaixo do milímetro, e cabem pouco mais de cem delas.

Aumentar não é resolver: o que cada microscópio mostra

Abra uma foto no celular e amplie até o máximo. A imagem cresce, mas a partir de certo ponto nenhum detalhe novo aparece: os contornos viram borrões. Você aumentou sem resolver. Um microscópio faz as duas coisas, e a segunda é a que decide o que se vê.

O limite do microscópio óptico não é defeito de fabricação. A luz visível tem comprimento de onda entre cerca de 400 e 700 nm, e nenhum conjunto de lentes separa dois pontos que estejam mais próximos do que aproximadamente a metade desse comprimento: cerca de 200 nm, ou 0,2 µm. Por isso o aumento útil de um microscópio de luz fica em torno de mil vezes. Ampliar mais só aumenta o borrão.

A consequência prática: o microscópio óptico mostra a célula inteira, o núcleo, os cloroplastos, os vacúolos, a parede da célula vegetal e as bactérias como pontos ou bastões. Não mostra vírus, ribossomos nem a membrana plasmática, que estão abaixo de 0,2 µm.

Para resolver abaixo desse limite é preciso usar algo com comprimento de onda menor que o da luz. Um feixe de elétrons acelerados tem comprimento de onda dezenas a centenas de milhares de vezes menor, e o microscópio eletrônico chega a separar pontos a menos de 1 nm. Há dois tipos, que mostram coisas diferentes.

Três avisos sobre o que a tabela resume.

Só o microscópio óptico mostra a célula viva. As amostras dos eletrônicos são fixadas, desidratadas e postas no vácuo. Movimento de cloroplastos numa folha, um paramécio nadando, uma célula se dividindo em tempo real: tudo isso é microscopia de luz.

Micrografia eletrônica não tem cor. A imagem sai em tons de cinza. As cores das figuras de divulgação (a hemácia vermelha, o vírus azul) foram acrescentadas depois, no computador. A legenda cuidadosa avisa: cores artificiais.

Toda micrografia de corte é uma fatia. Para o MET, a amostra é cortada em lâminas de dezenas de nanômetros. A figura mostra o que estava naquele plano, do mesmo modo que uma rodela de banana não mostra a banana. Uma mitocôndria alongada aparece redonda se o corte passar de través e alongada se passar ao comprido. Um corte que não passa pelo núcleo mostra uma célula que parece não ter núcleo. Daí duas ilusões frequentes: a de que a célula é plana e a de que as organelas boiam num espaço vazio. O citoplasma real é uma solução densa, atravessada por filamentos.

O item 61 do PAS 1 de 2014 juntou escala e resolução numa frase: “A membrana plasmática, componente celular que pode ser identificado por uso de microscópio óptico, é impermeável, está presente em todas as células dos seres vivos e tem função estrutural.” Gabarito: errado. A membrana existe em todas as células, e esse é o trecho verdadeiro. Mas ela tem menos de 10 nm de espessura e não pode ser identificada com luz, cujo limite é 200 nm. E não é impermeável: deixa passar algumas substâncias e barra outras, propriedade tratada em membrana plasmática e transportes. Um erro basta para marcar errado; aqui havia mais de um.

Como medir uma célula numa foto: barra de escala e aumento

Uma micrografia sem escala pode ser olhada, mas não pode ser lida. Há duas formas de informar o tamanho: o aumento (2 000×, por exemplo) e a barra de escala, um traço desenhado na imagem com o comprimento real que ele representa.

Exemplo resolvido: a barra de escala. Numa micrografia impressa, a barra de escala indica 10 µm e mede 2 cm na página. Uma célula mede 9 cm de comprimento na página, e o núcleo dela, 1,6 cm. (a) Quanto medem a célula e o núcleo? (b) Qual é o aumento da imagem impressa?

(a) Regra de três: 2 cm na página correspondem a 10 µm; 1 cm corresponde a 5 µm. Célula: $9 \times 5 = 45$ µm. Núcleo: $1{,}6 \times 5 = 8$ µm.

(b) Aumento é imagem dividida por real, na mesma unidade. A barra mede 2 cm = 20 mm = 20 000 µm na página e representa 10 µm: $20\,000 \div 10 = 2\,000$ vezes.

Conferência. Use o aumento para voltar à página: $45\ \mu\text{m} \times 2\,000 = 90\,000$ µm = 90 mm = 9 cm. Bateu. Os valores também fazem sentido na régua: 45 µm está na faixa das células eucarióticas e 8 µm é um tamanho comum de núcleo.

A barra de escala tem uma vantagem sobre o número de aumento. Se a imagem for ampliada ou reduzida na tela, na fotocópia ou no caderno de prova, a barra muda junto com ela e continua valendo. O número “2 000×” só vale para o tamanho em que a imagem foi impressa originalmente.

Sem barra e sem aumento, ainda há um recurso no laboratório: o campo de visão. Ponha papel milimetrado sob a objetiva e conte quantos milímetros cabem no campo. Se cabem 2 mm no campo com a objetiva de 10× e uma célula da cebola ocupa um oitavo do diâmetro, ela mede cerca de $2 \div 8 = 0{,}25$ mm, ou 250 µm.

De Hooke a Virchow: dois séculos para três frases

A ideia de célula dependeu de um instrumento. O olho humano não separa pontos a menos de um décimo de milímetro, e quase todas as células são menores que isso. Antes do microscópio, não havia como a ideia existir.

1665: Hooke vê e dá o nome. O inglês Robert Hooke publicou em 1665 o livro Micrographia, com desenhos do que via ao microscópio. Numa fatia fina de cortiça, encontrou fileiras de pequenos compartimentos e os chamou de células (em latim, cellula é quarto pequeno, cela). O que Hooke viu eram paredes de células mortas: os compartimentos estavam vazios. Ele deu o nome, não a teoria.

1674 a 1683: Leeuwenhoek vê células vivas. O holandês Antonie van Leeuwenhoek, comerciante de tecidos em Delft, fabricava microscópios de uma lente só, minúscula, que chegavam a ampliar cerca de 270 vezes. Com eles descreveu, em cartas à Royal Society de Londres, seres microscópicos em água de lago (protozoários, em 1674), bactérias (em carta de 1676) e, em 1683, as bactérias da placa dos próprios dentes. Chamava-os de animálculos. Foram as primeiras células vivas observadas.

O século e meio de espera. Entre Leeuwenhoek e a década de 1830, pouca coisa avançou. As lentes de Leeuwenhoek eram difíceis de usar, e os microscópios de várias lentes da época borravam a imagem com franjas coloridas. Só com lentes corrigidas, a partir das décadas de 1820 e 1830, o interior da célula ficou visível. Em 1831, o botânico escocês Robert Brown descreveu, em células de plantas, uma estrutura constante que chamou de núcleo.

1838 e 1839: Schleiden e Schwann generalizam. O botânico alemão Matthias Schleiden concluiu, em 1838, que todos os tecidos das plantas são formados por células. No ano seguinte, o fisiologista Theodor Schwann estendeu a conclusão aos animais: plantas e animais têm a mesma unidade de construção. Nascia a teoria celular, com duas afirmações: os seres vivos são feitos de células, e a célula é a unidade da vida. Num ponto, porém, os dois estavam errados: acreditavam que células novas se formavam a partir de um fluido, como cristais numa solução.

1852 e 1855: Remak e Virchow fecham a teoria. O embriologista Robert Remak observou células de embriões se dividindo e publicou, em 1852, que células novas vêm da divisão de células que já existiam. Em 1855, o médico Rudolf Virchow resumiu a ideia na frase latina omnis cellula e cellula: toda célula vem de uma célula. Estava completa a terceira afirmação.

Século XX: o microscópio eletrônico. Em 1931, em Berlim, Ernst Ruska e Max Knoll construíram o primeiro protótipo de microscópio eletrônico; em 1933, o aparelho ultrapassou a resolução do microscópio de luz. As primeiras imagens de vírus são de 1938. A membrana, os ribossomos e o interior das organelas só foram vistos na década de 1950, quando se aprendeu a cortar as células em fatias finas o bastante para os elétrons atravessarem.

O que a teoria celular afirma, e o que ela não afirma

Nenhuma das três é óbvia. A primeira é uma generalização: exigiu olhar plantas, animais, fungos e água de lago e encontrar a mesma unidade em todos. A segunda diz que a vida não está abaixo da célula: uma mitocôndria isolada ou um núcleo isolado não se mantêm vivos por conta própria, e uma célula sozinha pode ser um organismo inteiro, como uma bactéria, uma levedura ou uma ameba. A terceira trata da origem: uma célula do seu fígado veio de outra célula do fígado, e todas as células do seu corpo descendem, por divisões sucessivas, de uma única célula, o zigoto.

A versão ensinada hoje acrescenta o que o século XX descobriu dentro da célula:

• as reações químicas que mantêm a vida (o metabolismo) acontecem no interior das células;
• as células guardam a informação hereditária em moléculas de DNA, e essa informação passa de célula a célula na divisão;
• todas as células têm a mesma composição química básica (água, proteínas, lipídios, carboidratos, ácidos nucleicos).

Tão importante quanto o que a teoria afirma é o que ela não afirma.

A teoria não exige núcleo. Nenhuma das três frases fala em núcleo. Se falasse, todas as bactérias ficariam de fora.

A teoria não fixa tamanho nem forma. Uma bactéria de 1 µm e um neurônio de um metro de comprimento são, cada um, uma célula.

A teoria não explica a origem da primeira célula. A terceira frase descreve a continuidade da vida que se observa hoje. Ela nega que células surjam da matéria sem vida nas condições atuais, e nisso concorda com a biogênese, a ideia de que seres vivos só nascem de outros seres vivos. O PAS 1 de 2023 cobrou essa ideia pelo experimento clássico: “Os experimentos de Redi, realizados com pedaços de carne no século XVII, foram fundamentais para corroborar a teoria da biogênese” (item 71, certo). Como a vida começou na Terra primitiva é outra pergunta, tratada em origem da vida.

Exemplo resolvido: confirma, contradiz ou não trata? Julgue cada afirmação à luz da teoria celular.

(a) Uma levedura é um ser vivo completo, embora tenha uma célula só. Confirma. É a segunda frase: a célula sozinha já é unidade de vida.

(b) Células novas podem se formar a partir de um líquido nutritivo, sem célula-mãe. Contradiz. É a terceira frase negada. Era o que Schleiden e Schwann pensavam, e foi o que a observação da divisão celular corrigiu.

© O vírus da gripe é a menor célula conhecida. Contradiz. Vírus não tem organização celular; a teoria não o inclui.

(d) Um neurônio de um metro de comprimento é uma única célula. Não trata. A teoria não limita o tamanho; a afirmação é verdadeira e não a contradiz.

Conferência. Em cada caso, pergunte qual das três frases está em jogo: composição (1), unidade (2) ou origem (3). Se nenhuma está, a teoria não decide a questão.

Vírus, hemácias e sincícios: os casos-limite derrubam a teoria?

Uma teoria se testa nos casos estranhos. A teoria celular tem vários, e todos ensinam alguma coisa sobre o que ela diz de fato.

Vírus. Um vírus é uma partícula formada por um ácido nucleico (DNA ou RNA) envolvido por uma capa de proteínas, às vezes com um envelope de membrana tomado da célula que o produziu. Não tem citoplasma, não tem ribossomos, não tem metabolismo próprio e não se divide: é montado, peça por peça, dentro de uma célula hospedeira, com os ribossomos e a energia dela. O vírus não é uma célula, e por isso fica fora da teoria celular. Ficar fora não é derrubar. A teoria diz como são organizados os seres formados por células; o vírus depende de uma célula para se multiplicar, o que reforça a ideia de que a célula é a menor unidade capaz de manter a vida por conta própria. Se o vírus deve ser chamado de ser vivo é uma discussão de definição, tratada na página sobre vírus.

Hemácias sem núcleo. A hemácia madura dos mamíferos não tem núcleo, nem mitocôndrias, nem ribossomos. Ela circula por cerca de 120 dias e é substituída. Isso não fere a teoria por duas razões. Primeira: a teoria não exige núcleo. Segunda: a hemácia nasce de uma célula da medula óssea que tinha núcleo e o perdeu durante a maturação. Ela é uma célula especializada que abriu mão de quase tudo para carregar hemoglobina, e veio de outra célula, como manda a terceira frase. O PAS 3 de 2022 usou o caso em outra direção: “Hemácias maduras não têm núcleo e, por isso, não há transcrição nessas células” (item 60, certo). Sem DNA, a hemácia não produz RNA novo e trabalha com as proteínas que já trazia.

Plaquetas. As plaquetas do sangue não são células inteiras: são fragmentos de citoplasma, envolvidos por membrana, que se desprendem de células grandes da medula óssea. Vêm de células, mas não são contadas como células.

Sincícios e células com muitos núcleos. A fibra do músculo esquelético tem centenas de núcleos dentro de uma única membrana. Ela se forma na vida embrionária pela fusão de muitas células precursoras, cada uma com um núcleo. Uma massa de citoplasma com vários núcleos, resultante da fusão de células, é um sincício. Há também o caso das hifas de alguns fungos, tubos longos sem paredes transversais, em que os núcleos se dividem sem que o citoplasma se separe (estruturas chamadas cenocíticas). Nos dois casos a unidade “uma membrana, um núcleo” não vale, mas as três frases continuam valendo: tudo ali é formado por células ou derivado delas, e cada núcleo veio da divisão de outro.

A gema do ovo. A gema de um ovo de galinha é uma única célula, o óvulo da ave, com alguns centímetros. Quase todo o volume é reserva de nutrientes; a parte ativa é um disco pequeno na superfície. A clara e a casca são secreções, não são células. É uma célula enorme porque quase não tem metabolismo, e a seção seguinte explica por que isso importa.

Por que a célula é pequena: a conta da superfície e do volume

Um elefante não tem células maiores que as de um camundongo. Tem mais células. Seres vivos grandes são feitos de muitas células pequenas, e a razão está numa conta de geometria.

Uma célula troca com o meio pela membrana: oxigênio e nutrientes entram por ela, gás carbônico e resíduos saem por ela. A membrana é uma superfície. Já o que a célula consome e produz depende da quantidade de citoplasma, isto é, do volume. O problema é que superfície e volume não crescem no mesmo ritmo.

Para um cubo de lado $L$:

$$A = 6L^{2} \qquad V = L^{3} \qquad \frac{A}{V} = \frac{6L^{2}}{L^{3}} = \frac{6}{L}$$

A razão entre a área e o volume é $6/L$: quanto maior o lado, menor a razão.

A cada vez que o lado é multiplicado por 10, a área é multiplicada por 100 e o volume por 1 000. Cada micrômetro quadrado de membrana passa a ter de abastecer dez vezes mais citoplasma. Para a esfera a conclusão é a mesma: a razão vale $3/r$ e cai quando o raio cresce.

Exemplo resolvido: dobrar o lado. Uma célula cúbica de 20 µm de lado cresce até 40 µm. O que acontece com a área, o volume e a razão entre eles?

Antes: $A = 6 \times 20^{2} = 2\,400$ µm²; $V = 20^{3} = 8\,000$ µm³; $A/V = 0{,}3$. Depois: $A = 6 \times 40^{2} = 9\,600$ µm²; $V = 40^{3} = 64\,000$ µm³; $A/V = 0{,}15$.

A área quadruplicou, o volume foi multiplicado por oito e a razão caiu pela metade. Cada unidade de área de membrana abastecia $8\,000 \div 2\,400 \approx 3{,}3$ µm³ de citoplasma e passa a abastecer $64\,000 \div 9\,600 \approx 6{,}7$ µm³, o dobro.

Conferência. Pela fórmula direta: $6/20 = 0{,}3$ e $6/40 = 0{,}15$. Bateu.

Agora o caminho inverso, que é o que as células fazem. Corte um cubo de 2 µm de lado em oito cubos de 1 µm. O volume total não muda: 8 µm³. A área total passa de $6 \times 2^{2} = 24$ µm² para $8 \times 6 = 48$ µm². Dividir dobra a superfície sem mudar o volume. Um organismo feito de muitas células pequenas tem muito mais membrana para trocas do que teria se fosse uma célula só.

Há um segundo problema, de tempo. Dentro da célula, as moléculas se espalham por difusão, e o tempo de difusão cresce com o quadrado da distância. Em água, uma molécula de glicose leva alguns centésimos de segundo para percorrer 10 µm, uns doze minutos para percorrer 1 mm e quase um dia para percorrer 1 cm. Uma célula do tamanho de uma bola de gude que dependesse só de difusão ficaria sem alimento no centro com fartura na borda.

As células grandes que existem confirmam a regra, porque cada uma escapa dela de um jeito.

• Finas. O neurônio pode ter um metro de comprimento, mas poucos micrômetros de espessura: nenhum ponto do citoplasma fica longe da membrana.
• Achatadas ou com dobras. A hemácia é um disco com as duas faces deprimidas, forma que aumenta a superfície para a troca de gases. As células que revestem o intestino têm a membrana dobrada em milhares de microvilosidades.
• Pouco ativas. O óvulo e a gema do ovo são quase só reserva parada.
• Com o citoplasma ativo junto à membrana. Na célula vegetal adulta, um vacúolo central ocupa a maior parte do volume e empurra o citoplasma para uma camada fina perto da parede. A maior bactéria conhecida, Thiomargarita magnifica, descrita em 2022, chega a cerca de 1 cm e usa o mesmo recurso: a maior parte da célula é um vacúolo, e o citoplasma ativo forma uma camada fina junto à membrana.
• Com muitos núcleos. A fibra muscular é longa e grossa, mas tem centenas de núcleos e túbulos que levam a membrana para o interior.

O que toda célula tem: membrana, citoplasma, ribossomos e material genético

Compare a bactéria do iogurte, a célula da cebola e a célula da sua bochecha. Tire tudo o que só uma ou duas têm. Sobram quatro coisas, que são o equipamento mínimo de qualquer célula.

Cada item tem uma razão. Sem membrana não há dentro e fora, e as reações se dissolveriam no ambiente. Sem DNA não há instrução para copiar. Sem ribossomos a instrução não vira proteína, e são as proteínas (enzimas, transportadores, estruturas) que fazem o trabalho da célula. Sem citoplasma não há onde nada disso acontecer.

O conjunto serve como teste. Qualquer frase que tire um dos quatro de uma célula viva e ativa está errada sem precisar de mais análise: bactéria sem ribossomos, bactéria sem DNA, célula sem membrana. As exceções são células muito especializadas que perderam parte do conjunto ao amadurecer, como a hemácia dos mamíferos, e elas não se dividem nem duram muito.

Os ribossomos merecem uma observação. Eles existem em todas as células, mas não são idênticos: os das bactérias são um pouco menores (chamados 70S) que os do citoplasma das células eucarióticas (80S). A diferença parece um detalhe e é a base de vários antibióticos, como se verá adiante.

Procarionte e eucarionte: o critério é o núcleo delimitado e as organelas membranosas

Volte às lâminas. Na célula da bochecha e na da cebola há um núcleo. Na bactéria do iogurte, não. Essa é a divisão mais profunda entre as células.

O critério é a compartimentação por membranas, não o tamanho, não a presença de DNA e não o número de células do organismo.

O que há numa bactéria. Comece pelo que ela tem. Uma bactéria como a Escherichia coli do intestino humano é um bastão de cerca de 2 µm por 0,5 µm. De fora para dentro:

• parede celular, de peptidoglicano, uma malha rígida de açúcares e aminoácidos que dá forma à célula e a impede de estourar; muitas bactérias têm ainda uma cápsula gelatinosa por fora;
• membrana plasmática, logo abaixo da parede;
• citoplasma com milhares de ribossomos;
• nucleoide, a região onde fica o cromossomo, em geral uma única molécula de DNA circular, sem membrana em volta;
• plasmídeos, pequenos anéis de DNA separados do cromossomo, com poucos genes, que a bactéria copia e pode transferir a outra bactéria;
• em muitas espécies, flagelos para o deslocamento.

O que a célula eucariótica tem a mais. Uma célula sua é cerca de dez vezes mais comprida que a bactéria e tem o interior dividido em compartimentos fechados por membrana. O DNA, em vários cromossomos lineares, fica dentro do núcleo. A respiração celular acontece em mitocôndrias; a fotossíntese, em cloroplastos; a produção e o envio de proteínas e lipídios, no retículo endoplasmático e no complexo golgiense; a digestão, em lisossomos. Uma rede de filamentos de proteína, o citoesqueleto, sustenta a forma e move as coisas de um lugar a outro. Cada compartimento acrescenta superfície de membrana dentro do volume, e é assim que uma célula grande resolve o problema da seção anterior. O papel de cada organela está em organelas celulares.

Sem organela não quer dizer sem função. A bactéria não tem mitocôndria, e muitas bactérias respiram com oxigênio: as proteínas da respiração ficam na própria membrana plasmática. A bactéria não tem cloroplasto, e as cianobactérias fazem fotossíntese com liberação de oxigênio: os pigmentos ficam em membranas internas da célula. O PAS 1 de 2018 afirmou o contrário: “A fotossíntese é um processo complexo que, em ambiente natural, ocorre nas plantas e em bactérias fotossintetizantes, mas não em cianobactérias” (item 64). Gabarito: errado. As cianobactérias não só fotossintetizam como são, pela hipótese mais aceita, o grupo de que descendem os cloroplastos, assunto de endossimbiose.

Plasmídeos passam de bactéria a bactéria por conjugação. Duas bactérias se ligam por uma ponte, e uma cópia do plasmídeo passa de uma para a outra. É assim que genes de resistência a antibióticos se espalham numa população de bactérias. O PAS 1 de 2021 trocou o nome do processo: “Plasmídeos podem ser transferidos entre bactérias pelo processo de esporulação” (item 69). Gabarito: errado. Esporulação é a formação de esporos, formas de resistência ao calor e à seca que algumas bactérias produzem; não transfere DNA a ninguém.

Procarionte não é sinônimo de primitivo. A célula procariótica é mais antiga que a eucariótica, e daí vem a tentação de tratá-la como versão incompleta. As bactérias atuais, porém, não são as bactérias de bilhões de anos atrás: mudaram tanto quanto os outros seres vivos, em outra direção. Há bactérias que fazem fotossíntese, que fixam o nitrogênio do ar, que respiram sem oxigênio, que vivem em fontes termais de água quase fervente. Nenhuma célula animal faz essas coisas. Os dois nomes descrevem dois planos de organização, não dois degraus de uma escada.

Bactérias e arqueias: dois grupos com o mesmo plano de célula

Até a década de 1970, tudo o que não tinha núcleo era chamado de bactéria. Comparando moléculas de RNA dos ribossomos, o microbiologista Carl Woese mostrou, a partir de 1977, que os procariontes formam dois grupos muito distantes entre si: as bactérias e as arqueias. Desde 1990, os seres vivos são classificados em três grandes domínios: Bacteria, Archaea e Eukarya.

As arqueias têm célula procariótica: sem núcleo delimitado, com nucleoide e ribossomos. Mas diferem das bactérias em pontos que não aparecem ao microscópio: a parede não tem peptidoglicano, os lipídios da membrana são de outro tipo, e a maquinaria que copia e lê o DNA é mais parecida com a dos eucariontes. Muitas vivem em ambientes extremos (fontes termais, salinas, fundo do mar), mas há arqueias no solo, nos oceanos e no intestino dos animais, onde produzem metano.

A consequência para esta página é uma só: procarionte é um tipo de célula, não um grupo de parentesco. Uma micrografia que mostra uma célula sem núcleo permite dizer que ela é procariótica; para saber se é bactéria ou arqueia seria preciso analisar a química da parede ou o material genético. Os grupos de bactérias e sua importância estão em bactérias; a classificação dos seres vivos, em taxonomia e sistemática.

Animal, vegetal e fúngica: três versões do plano eucariótico

Uma célula animal, uma célula vegetal e uma célula de fungo são a mesma coisa no essencial: membrana plasmática, núcleo com envoltório, mitocôndrias, retículo endoplasmático, complexo golgiense, ribossomos, citoesqueleto. As diferenças são poucas, e cada uma tem uma consequência.

A célula vegetal tem, por fora da membrana, uma parede celular de celulose. A parede sustenta a planta, que não tem esqueleto, e impede a célula de estourar quando a água entra. Ela é permeável: água e substâncias dissolvidas a atravessam, e quem seleciona o que entra continua sendo a membrana, logo abaixo. A parede das células jovens, chamada primária, é fina e flexível, formada principalmente por celulose; em tecidos de sustentação e de condução, algumas células depositam por dentro dela uma parede secundária reforçada com lignina, que a torna rígida. O PAS 3 de 2023 trocou os compostos: “A parede celular primária é flexível por ser composta principalmente de lignina” (item 118). Gabarito: errado. A parede primária é flexível, mas por ser de celulose.

A célula vegetal tem também cloroplastos, onde ocorre a fotossíntese, e um vacúolo central cheio de água e sais, que pode ocupar a maior parte do volume. É o vacúolo que empurra o núcleo para a borda: o ponto escuro que você viu encostado na parede da célula da cebola.

Dois cuidados. O primeiro: nem toda célula de planta tem cloroplasto. Células de raiz, da escama da cebola e do interior do tronco não recebem luz e não têm cloroplastos; continuam sendo células vegetais, com parede de celulose e vacúolo. O segundo: toda célula vegetal viva tem mitocôndrias. O cloroplasto produz açúcar com a energia da luz; quem transforma o açúcar em energia utilizável pela célula é a mitocôndria, dia e noite. A planta faz fotossíntese e respira.

A célula animal não tem parede, nem cloroplasto, nem vacúolo central. Sem parede, é deformável: por isso certas células animais se arrastam e englobam partículas. Sem cloroplasto, depende de alimento pronto. Tem centríolos, um par de cilindros de proteína perto do núcleo que participa da organização da divisão celular, e muitos lisossomos, bolsas com enzimas digestivas. Guarda energia na forma de glicogênio.

A célula fúngica (do cogumelo, do mofo do pão, da levedura do fermento) costuma ser posta ao lado da vegetal por ter parede. Mas a parede é de quitina, o mesmo material do esqueleto externo dos insetos, e não de celulose. O fungo não tem cloroplasto, não faz fotossíntese e guarda energia como glicogênio, a reserva dos animais, e não como amido. Alimenta-se lançando enzimas para fora, digerindo o material ao redor e absorvendo o resultado. O PAS 2 de 2020 juntou as três marcas numa frase: “Os fungos são organismos heterótrofos e possuem parede celular de quitina e reserva de glicose na forma de glicogênio” (item 60, certo). Pelas comparações de DNA, os fungos são parentes mais próximos dos animais do que das plantas. O grupo é tratado em fungos.

E os protistas? São eucariontes, na maioria unicelulares, que não se encaixam nos três grupos: os protozoários (como amebas e paramécios), sem parede e heterótrofos, e as algas, com cloroplastos e, em muitos casos, parede.

Ter uma organela a mais não torna uma célula mais antiga nem ancestral de outra. O PAS 3 de 2011 armou esse salto: “As células vegetais são ancestrais das células animais, pois todas as células eucariotas apresentam mitocôndrias, mas nem todas apresentam cloroplastos, que são organelas onde se encontra a clorofila” (item 95). Gabarito: errado. Os dois fatos depois do “pois” são verdadeiros; a conclusão não decorre deles. Células animais e vegetais descendem de eucariontes ancestrais comuns, e o cloroplasto foi adquirido depois por uma das linhagens.

Uma célula ou muitas: unicelular e pluricelular são outra pergunta

Diante de um organismo, há duas perguntas independentes. Quantas células ele tem? Uma (unicelular) ou muitas (pluricelular). De que tipo são as células? Procarióticas ou eucarióticas. As respostas se combinam.

O erro clássico é fundir as duas perguntas e concluir que todo unicelular é procarionte. A levedura que fermenta o pão e o caldo de cana é um fungo de uma célula só, com núcleo, mitocôndrias e todas as organelas. O PAS 2 de 2012 descreveu a levedura com as palavras certas: “A produção de etanol a partir da angiosperma envolve um processo anaeróbico promovido por micro-organismos eucariotas unicelulares” (item 98, certo). Amebas e paramécios são outros unicelulares eucariontes.

Num organismo unicelular, a única célula faz tudo: obtém alimento, respira, elimina resíduos, reproduz-se. Num pluricelular, as células se especializam. Todas vêm da mesma célula inicial e carregam o mesmo DNA, mas cada tipo usa uma parte diferente das instruções e assume uma forma ligada à sua função:

• a hemácia perde o núcleo e vira um disco cheio de hemoglobina, para transportar oxigênio;
• o neurônio emite prolongamentos longos, para conduzir sinais a distância;
• a fibra muscular acumula proteínas que se encurtam, para produzir movimento;
• a célula do interior da folha tem dezenas de cloroplastos, para a fotossíntese;
• a célula da raiz não tem nenhum, e desenvolve pelos que aumentam a superfície de absorção.

Células especializadas do mesmo tipo, reunidas, formam tecidos, assunto de tecidos humanos. O preço da especialização é a dependência: a hemácia não sobrevive fora do organismo, e nenhuma célula do seu corpo é, sozinha, um ser vivo completo. A ameba é.

Como identificar o tipo de célula numa figura, micrografia ou tabela

A identificação segue sempre a mesma ordem de perguntas. Quem pula uma etapa decide por uma pista só, e é aí que erra.

Exemplo resolvido: quatro micrografias sem legenda. Classifique cada célula e diga que pista decidiu.

(I) Célula de 40 µm, com parede espessa, núcleo e muitas mitocôndrias, sem cloroplastos, crescendo sobre um pedaço de pão. (II) Célula de 2 µm, com parede, sem núcleo e sem mitocôndrias, DNA concentrado numa região do citoplasma. (III) Célula de 25 µm, sem parede, com núcleo, mitocôndrias, lisossomos e centríolos. (IV) Célula de 60 µm, com parede, núcleo encostado na borda, um vacúolo enorme e dezenas de discos verdes.

(I) Eucariótica, fúngica. Núcleo e mitocôndrias decidem que é eucariótica. Parede sem cloroplastos, num organismo que cresce sobre matéria orgânica, aponta para fungo. (II) Procariótica. Sem núcleo, sem mitocôndrias, DNA no nucleoide. A imagem não permite dizer se é bactéria ou arqueia. O tamanho é coerente, mas não foi o critério. (III) Eucariótica, animal. Sem parede, com centríolos e lisossomos. (IV) Eucariótica, vegetal. Parede, vacúolo central e cloroplastos, os três juntos. O núcleo na borda é efeito do vacúolo.

Conferência. Teste o caso que quebra a regra simples: uma célula de raiz tem parede e vacúolo e nenhum cloroplasto. Pelo critério “parede sem cloroplasto”, cairia em fungo. A combinação resolve: vacúolo central grande e, se houver a informação, parede de celulose. Por isso a decisão nunca deve se apoiar numa pista só.

Lendo uma tabela de características. Um item de prova pode trocar a figura por um quadro de presença (+) e ausência (−).

Leia primeiro a linha do envoltório nuclear: X é procariótica; Y e Z são eucarióticas. Depois a linha da parede: Y, sem parede, é animal. Z tem parede e cloroplastos: vegetal. Repare nas duas primeiras linhas: membrana e ribossomos são “+” nas três, como tem de ser. Uma tabela que desse “−” para ribossomos em qualquer coluna estaria descrevendo algo que não é uma célula ativa.

Quatro cuidados finais com figuras.

• Não desenhado não é ausente. Um esquema simplificado omite estruturas. A ausência só conta quando o enunciado a afirma.
• Confira a técnica. Se a imagem mostra cristas de mitocôndria, ribossomos ou as duas camadas de uma membrana, é de microscopia eletrônica de transmissão. Se mostra relevo de superfície, é de varredura.
• O tamanho ajuda e não decide. Há bactérias visíveis a olho nu e células eucarióticas de poucos micrômetros.
• O ambiente é pista, não critério. Viver no pão sugere fungo; não prova.

Os erros que a prova planta

Nos itens reais de gabarito errado citados nesta página, a frase é plausível e o erro está num termo técnico trocado pelo vizinho ou numa conclusão que não decorre das premissas. A lista abaixo reúne as trocas, com o item que serviu de exemplo quando houve.

1. “Bactéria não tem DNA” ou “não tem ribossomo”. Não ter núcleo delimitado não é não ter material genético. Toda célula tem DNA e ribossomos.

2. “Sem organela, sem função.” Cianobactérias fotossintetizam sem cloroplasto (PAS 1 2018, item 64, errado); bactérias aeróbias respiram sem mitocôndria.

3. “Parede é o mesmo que membrana.” A parede fica por fora, é permeável e dá sustentação. A membrana é seletiva e existe em todas as células. Parede de bactéria é de peptidoglicano, não de celulose; por isso “degradação da parede de celulose” não é mecanismo de antibiótico (PAS 1 2021, item 71).

4. “Célula vegetal não tem mitocôndria.” Tem. Cloroplasto fabrica açúcar; mitocôndria extrai dele a energia. A planta respira o tempo todo.

5. “Toda célula vegetal tem cloroplasto.” Células de raiz e de órgãos de reserva não têm.

6. “Todo unicelular é procarionte.” Leveduras, amebas e paramécios são unicelulares eucariontes (PAS 2 2012, item 98).

7. “Fungo é vegetal.” Tem parede, mas de quitina; não tem cloroplasto; guarda glicogênio; é heterótrofo.

8. “Vírus é uma célula pequena” ou “uma bactéria pequena”. Vírus não tem organização celular. A troca de vírus por bactéria numa lista de doenças é erro pronto: o PAS 1 de 2008 afirmou que “HIV, sífilis e condiloma são DSTs causadas por vírus” (item 101, errado), e a sífilis é causada por uma bactéria.

9. “Aumentando mais, daria para ver.” O limite é de resolução. A membrana não é visível ao microscópio óptico (PAS 1 2014, item 61, errado).

10. “Hooke formulou a teoria celular.” Hooke viu e nomeou, em 1665. A generalização é de Schleiden e Schwann (1838 e 1839); a origem de célula a partir de célula, de Remak e Virchow (1852 e 1855).

11. “A hemácia sem núcleo e os vírus derrubam a teoria celular.” A teoria não exige núcleo, e vírus não são células.

12. Unidade trocada. Célula se mede em micrômetros; vírus, ribossomo e membrana, em nanômetros.

13. Plasmídeo “por esporulação”. Plasmídeos passam de bactéria a bactéria por conjugação (PAS 1 2021, item 69, errado).

14. Lignina no lugar de celulose. A parede primária é flexível e de celulose; a lignina enrijece paredes secundárias (PAS 3 2023, item 118, errado).

Um modo de julgar que serve para todos: localize o substantivo técnico da frase (a organela, o material, o processo, o nome do cientista, a unidade) e confira só ele. Depois, se houver “pois”, “logo” ou “por isso”, confira a ligação entre as partes, como no item das células vegetais “ancestrais” das animais.

O essencial em meia página

• Régua: 1 mm = 1 000 µm; 1 µm = 1 000 nm. Célula animal, 10 a 30 µm; hemácia, 7 a 8 µm; bactéria, 1 a 2 µm; vírus, 20 a 300 nm; ribossomo, 20 a 30 nm; membrana, 5 a 10 nm de espessura.
• Aumento × resolução: aumentar é fazer a imagem maior; resolver é separar dois pontos próximos. Olho: 0,1 mm. Microscópio óptico: 0,2 µm (vê célula, núcleo, cloroplasto, bactéria; não vê vírus, ribossomo nem membrana; é o único que mostra célula viva). Eletrônico de transmissão: interior, em corte. Eletrônico de varredura: superfície em relevo. Micrografia eletrônica não tem cor.
• Contas: aumento = tamanho na imagem ÷ tamanho real, na mesma unidade. Com barra de escala, regra de três.
• História: Hooke (1665) viu e nomeou; Leeuwenhoek (1674 a 1683) viu células vivas; Brown (1831), o núcleo; Schleiden (1838) e Schwann (1839) generalizaram para plantas e animais; Remak (1852) e Virchow (1855), toda célula vem de célula.
• Teoria celular: todo ser vivo é formado por células; a célula é a unidade estrutural e funcional da vida; toda célula vem de outra célula. Hoje se acrescenta: o metabolismo ocorre nas células, e elas carregam e transmitem DNA. Não exige núcleo, não fixa tamanho, não inclui os vírus.
• Casos-limite: vírus (não é célula); hemácia de mamífero (célula que perdeu o núcleo); fibra muscular (muitos núcleos, por fusão de células). Nenhum derruba a teoria.
• Tamanho: no cubo, $A/V = 6/L$. Quanto maior a célula, menos superfície por volume. Células grandes são finas, dobradas, pouco ativas ou têm o citoplasma ativo junto à membrana.
• Toda célula tem: membrana plasmática, citoplasma, ribossomos e DNA.
• Procariótica (bactérias e arqueias): sem núcleo delimitado e sem organelas membranosas; DNA circular no nucleoide; plasmídeos; parede de peptidoglicano nas bactérias; 1 a 10 µm. Eucariótica: núcleo com envoltório e organelas membranosas; 10 a 100 µm.
• Animal × vegetal × fúngica: parede (ausente; celulose; quitina); cloroplasto (só vegetal, nas partes verdes); vacúolo central (vegetal); centríolos (animal); reserva (glicogênio; amido; glicogênio). As três têm mitocôndrias.
• Unicelular × pluricelular é outra pergunta: há unicelulares eucariontes (levedura, ameba).
• Identificação: núcleo com envoltório? parede? cloroplasto e vacúolo central? Decida pela combinação, nunca por uma pista só.