Prática - 06, parte 1, Célula Vegetal: Morfologia e fisiologia

A célula, como objetivo de estudo da citologia, pode ser estudada sob diversos aspectos: podemos conhecer sua forma e a de seus constituintes, a natureza química desses constituintes e seu modo de funcionamento. Ou seja, realizar investigações morfológicas, químicas, bioquímicas e fisiológicas, e a cada uma correspondem métodos de estudo particulares.

Com objetivo de observar e identificar estruturas que compõem as células vegetais os professores José Bezerra e Reinalda Alves trabalharam com os alunos do ensino médio microscopia, célula vegetal e aparelhagem de laboratório, com o objetivo de permitir ao aluno conhecer, familiarizar-se e manipular os principais equipamentos e vidrarias de uso corrente em laboratórios biológicos.

Durante a aula prática os alunos prepararam as lâminas utilizando a epiderme de cróton. A prática laboratorial é de fundamental importância no desenvolvimento de biologia no ensino médio.

Roteiro da Aula Prática:

1- Retirar, com auxílio de pinça ou bisturi, um corte da epiderme interna de cróton.

2- Depositar o corte sobre uma lâmina de vidro.

3- Gotejar uma gota de água sobre o corte.

4- Cobrir o material com a lamínula de vidro

5- Observar ao microscópio.

Epiderme de folha de Cróton

Vários processos ocorrentes na célula vegetal são semelhantes aos que ocorrem na célula animal. Porém, algumas características são peculiares à célula vegetal, principalmente referentes à parede celular, a qual envolve o protoplasto (conteúdo celular).

Citoplasma: constituído pelo hialoplasma, um material com moléculas proteicas; a porção externa, mais viscosa, é conhecida como ectoplasma e a interna, fluida, é o citossol. No citossol, é possível observar, muitas vezes, o movimento citoplasmático (ciclose); esse movimento sofre influência de luz e temperatura. O citoesqueleto é composto por fibras de proteínas finíssimas no hialoplasma.

Estruturas características da célula vegetal: parede celular, vacúolo grande na célula adulta (resultante da união de pequenos vacúolos), plastos e substâncias esgásticas. Evidentemente, estão presentes nas células vegetais muitas organelas também encontradas nas células animais, como mitocôndrias, dictiossomos (pilhas de membranas lisas, que constituem o Aparelho Golgiense), núcleo, microtúbulos, ribossomos, etc.

Epiderme de folha de Cróton com Parede Celular e Estômatos

1-Parede celular: restringe a distensão do protoplasto configurando, à célula adulta, tamanho e formas fixos; confere proteção aos componentes do protoplasto.

* Componentes:

A) CELULOSE (C6 H10 O5)n, constituída por moléculas lineares de glicose. A celulose é formada por microfibrilas, que se reúnem em feixes maiores (fibrilas). As microfibrilas são sintetizadas por enzimas que se encontram na membrana plasmática. A celulose está associada a outros polissacarídeos, principalmente hemiceluloses (xiloglicanos e xilanos) e compostos pécticos (galacturonanos).

B) SUBSTÂNCIAS DE ORIGEM ORGÂNICA:

a- natureza proteíca: várias.

b- natureza lipídica: cutina, suberina, lignina - esta última confere maior rigidez à parede e sua presença comprova a existência de parede secundária; sua formação pode ocorrer dentro dos dictiossomos, um sistema de membranas que forma o Complexo de Golgi.

Formação:

As primeiras camadas de microfibrilas a se formarem constituem a parede primária. Essas microfibrilas apresentam uma disposição intercarlar. Em muitas células, camadas adicionais são depositadas internamente à parede primária, formando a parede secundária; essas camadas são denominadas S1, S2 e S3, respectivamente, sendo que a última pode estar ausente. 

Na parede secundária, o arranjo das microfibrilas se dá de diversas maneiras diferentes. Lamela média é a linha de união entre as paredes primárias de duas células contíguas e possui natureza péctica. 

A formação da parede celular ocorre no final da telófase, com o surgimento da placa celular, que dará origem à lamela média e parte da membrana plasmática das duas células-filhas, por ela separadas; durante a formação da parede primária e da lamela média, elementos do retículo endoplasmático ficam retidos entre as vesículas em formação, originando os plasmodesmos, continuidades protoplasmáticas entre uma célula e outra, que geralmente se localizam em pequenas depressões denominadas campos de pontoação primários, originados por uma menor deposição de microfibrilas de celulose. 

Posteriormente, durante a formação da parede secundária, não há deposição de material sobre essas áreas, originando diversos tipos de pontoações.

Pontoações - As pontoações mais comuns são:

a-) Pontoação simples: interrupção na parede primária, com formação de uma cavidade de pontoação (espaço onde a parede primária não é recoberta pela secundária). Quando as pontoações simples de duas células contíguas se encontram, temos uma membrana de pontoação, formada pelas paredes primárias de ambas as células, mais a lamela média entre elas.

Parede Celular e Estômatos

b-) Pontoação areolada: saliência de contorno e abertura central circulares (em vista frontal, forma uma aréola). Trata-se de uma interrupção da parede secundária. Quando a parede secundária e a primária estão bem separadas, delimita-se uma câmara de pontoação. Além disso, quando a parede secundária se espessa, percebe-se a formação de um canal de pontoação, entre a abertura interna e a externa da pontoação areolada. Esse tipo de pontoação é encontrado em células do xilema, isto é, nos elementos de vaso e traqueídes. 

Nas traqueídes das coníferas ocorre, na pontoação areolada, um espessamento especial denominado toro, que  pode funcionar como uma válvula, fechando quando a pressão num lado é superior à pressão no outro  e impedir rompimento da região, em caso de vergamento.

Uma mesma célula pode apresentar mais de um tipo de pontoação. Por exemplo, um elemento de vaso que esteja contíguo a outro elemento de vaso, apresenta um par de pontoações areoladas; no entanto, se ele estiver contíguo a uma célula de parênquima, apresentará um par de pontoações semi-areoladas.

Estômato com células-guarda permitindo a abertura do ostíolo

2- Conteúdo celular - principais organelas

2.1- Vacúolo: Delimitado por uma membrana denominada tonoplasto. Contém água, açúcares, proteínas; pode-se encontrar ainda compostos fenólicos, pigmentos como betalaínas, antocianinas cristais de oxalato de cálcio (drusas, estilóides, cristais prismáticos, rafídios, etc.). Muitas das substâncias estão dissolvidas, constituindo o suco celular, cujo PH é geralmente ácido, pela atividade de uma bomba de próton no tonoplasto. Em células especializadas pode ocorrer um único vacúolo, originado a partir da união de pequenos vacúolos de uma antiga célula meristemática (célula-tronco); em células parenquimáticas o vacúolo chega a ocupar 90% do espaço celular.

* Funções: Ativo em processos metabólicos, como:

- armazenamento de substâncias     (vacúolos pequenos - acúmulo de proteínas, íons e outros metabólitos). Um exemplo são os microvacúolos do endosperma da semente de mamona (Ricinus communis), que contêm grãos de aleurona.

- processo lisossômico (através de enzimas digestivas, existentes principalmente nos vacúolos centrais e bem desenvolvidos, cujo tonoplasto sofre invaginações para englobar material citoplasmático contendo organelas (a autofagia ocorre em células jovens ou durante a senescência).

Se originam  a partir do sistema de membranas do complexo golgiense. Seu tamanho aumenta à medida que o tonoplasto incorpora vesículas derivadas do complexo de Golgi.

2.2- Plastos: Organelas formadas por um envelope de duas membranas unitárias contendo internamente uma matriz ou estroma, onde se situa um sistema de membranas saculiformes achatadas, os tilacóides. Originam-se dos plastídios e contêm DNA e ribossomos. São divididos em três grandes grupos: cloroplasto, cromoplasto e leucoplasto; estes, por sua vez, originam-se de estruturas muito pequenas, os proplastídios (que normalmente já ocorrem na oosfera, no saco embrionário e nos sistemas meristemáticos). Quando os proplastídios se desenvolvem na ausência de luz, apresentam um sistema especial, derivado da membrana interna, originando tubos que se fundem e formam o corpo prolamelar. Esses plastos são chamados estioplastos.

* Cloroplastos: Seu genoma codifica algumas proteínas específicas dessas organelas; contêm clorofila e estão associados à fase luminosa da fotossíntese, sendo mais diferenciados nas folhas. Seu sistema de tilacóides é formado por pilhas de membranas em forma de discos, chamado de granos; é nesse sistema que se encontra a clorofila. Na matriz ocorrem as reações de fixação de gás carbônico para a produção de carbohidratos, além de aminoácidos, ácidos graxos e orgânicos. Pode haver formação de amido e lipídios, estes últimos em forma de glóbulos (plastoglóbulos).

* Cromoplastos: Portam pigmentos carotenóides (geralmente amarelos, alaranjados ou avermelhados); são encontrados em estruturas coloridas como pétalas, frutos e algumas raízes. Surgem a partir dos cloroplastos.

* Leucoplastos: Sem pigmentos; podem armazenar várias substâncias:

-amiloplastos: armazenam amido. Ex.: em tubérculos de batatinha inglesa (Solanum tuberosum).

-proteinoplastos: armazenam proteínas.

-elaioplastos: armazenam lipídios. Ex.: abacate (Persea americana).

3- Conteúdo celular -  organelas em comum com células animais

3.1. Núcleo. Importante organela existente nas células eucariontes, constitui-se de duas membranas com um espaço entre si e contendo poros. Possui dua funções básicas: regular as reações químicas  que ocorrem dentro da célula, e armazenar as informações genéticas da célula. Em seu interior distinguem-se o nucléolo e a cromatina. Durante a divisão celular, a cromatina se condensa em estruturas com formas de bastão, os cromossomos.

3.2. Sistema Golgiense (complexo de Golgi): é constituído de várias unidades menores, os dictiossomos. Cada dictiossomo é composto por uma pilha de cinco ou mais sacos achatados, de dupla membrana  lipoprotéica. Nas bordas dos sacos podem ser observadas vesículas em processo de brotamento. Está relacionado aos processos de secreção, incluindo a secreção da primeira parede que separa duas células vegetais em divisão.

3.3. Ribossomos: estruturas constituídas de RNA e proteínas; podem estar livres no hialoplasma ou presos entre si por uma fita de RNA (polissomos) e, nesse caso, juntam os aminoácidos do citoplasma para formar cadeias de proteínas.

3.4. Retículo endoplasmático: constituído de um sistema de duplas membranas lipoproteícas. O retículo endoplasmático liso, é constituído por duas membranas e o retículo endoplasmático rugoso  possui ribossomos aderidos do lado externo aderidos ao lado externo. O retículo liso facilita reações enzimáticas, já que as enzimas se aderem à sua membrana, sintetiza lipidios (triglicerídeos, fosfolipideos e esteróides), regula a pressão osmótica (armazenando substâncias em sua cavidade), atua no transporte de substâncias (comunicando-se com a carioteca e com a membrana celular). o retículo rugoso além de desempenhar todas as funções do retículo liso ele ainda sintetiza proteínas, devido a presença de ribossomos.

3.5. Mitocôndrias: Organelas constituídas de duas membranas; a interna sofre invaginações, formando cristas mitocondriais  que aumentam a superfície de absorção de substâncias existentes na matriz mitocondrial. O papel da mitocôndria é a liberação de energia  para o trabalho celular.

3.6- Peroxisomos: estruturas com mebrana 2-lipídica - contêm enzimas que auxliam no metabolismo lipídico; participa do processo de fotorespiração, efetuando a oxidação do glicerato em glicolato, que é transaminado em glicina..

4. Substâncias ergásticas

Produtos do metabolismo celular. Podem ser material de reserva ou produtos descartados pelo metabolismo da célula. Encontradas na parede celular e nos vacúolos, além de outros componentes protoplasmáticos. As mais conhecidas são: amido, celulose, corpos de proteína, lipídios, cristais de oxalato de cálcio (drusas, ráfides, etc.), cristais de carbonato de cálcio (cistólitos) e de sílica (estruturas retangulares, cônicas, etc.). 
 Também são esgásticas as substâncias fenólicas, resinas, gomas, borracha e alcalóides. Muitas vezes as células que contêm essas substâncias são diferentes morfo e fisiologicamente das demais, sendo denominadas idioblastos.

Fonte: Texto de Mara Magenta (modificado pelo professor José Bezerra).