Exercícios: Tipos de células: procarióticas e eucarióticas

Todas as células, independentemente do seu tipo, partilham três elementos fundamentais. Indica-os e explica que função desempenha cada um.

No esquema de uma célula eucariótica animal, o número 1 assinala uma estrutura grande e esférica situada na zona central, enquanto o número 2 assinala um organelo ovalado com pregas ou cristas no seu interior. Indica que número assinala o núcleo e que número assinala uma mitocôndria, e explica a função de ambas as estruturas.

Explica qual é a diferença fundamental entre uma célula procariótica e uma célula eucariótica e dá um exemplo de ser vivo com cada tipo de célula.

Explica o que é o núcleo da célula, o que contém e que tipos de células o possuem.

Que função desempenha a membrana celular? Explica o que aconteceria se a célula a perdesse, comparando essa situação com o que significaria para ti perder a pele.

Para que servem as mitocôndrias? Raciocina em que células do teu corpo pensas que serão muito abundantes.

Ao observar ao microscópio uma amostra de células do interior da tua bochecha e outra de cebola, notam-se diferenças. Aponta duas diferenças de forma e de estrutura entre ambas e explica a que tipo de célula eucariótica pertence cada uma.

Que organelo faz com que as partes verdes das plantas tenham essa cor? Explica que processo ocorre nele e por que razão é tão importante para a vida na Terra.

Numa célula vegetal, indica a função da parede celular, de um cloroplasto e do vacúolo central, e explica por que razão essas três estruturas não aparecem numa célula animal.

Elabora uma tabela comparativa entre a célula animal e a célula vegetal com as seguintes linhas: parede celular, cloroplastos, vacúolos e forma habitual da célula.

Onde se encontra o material genético (ADN) numa célula eucariótica e numa célula procariótica? Que consequências traz essa diferença para a organização interna de cada tipo de célula?

As células vegetais possuem uma parede rígida que as células animais não têm. Explica que vantagem traz a parede a uma planta que não tem esqueleto e como compensam os animais essa ausência.

O vacúolo central de uma célula vegetal pode ocupar a maior parte do seu interior. Explica o que contém, que funções desempenha (armazenar água e substâncias, manter a célula firme) e o que acontece a uma planta quando os seus vacúolos perdem água.

Faz dois esquemas desenhados, um de uma célula animal e outro de uma vegetal, com pelo menos quatro legendas em cada um; de seguida, explica numa frase a diferença mais importante entre os dois desenhos.

As bactérias não têm mitocôndrias e, mesmo assim, também obtêm energia a partir dos alimentos. Raciocina como é possível que uma célula sem organelos delimitados por membrana desempenhe as mesmas funções vitais que uma eucariótica, e refere onde pensas que esses processos ocorrem no seu interior.

Se o núcleo fosse o «gabinete de direção» de uma fábrica e o citoplasma a «oficina», explica que aspetos corretos tem esta analogia (ordens, informação, trabalho) e refere uma limitação importante.

Num laboratório misturaram-se três amostras celulares sem identificação (A, B e C) provenientes de três tecidos diferentes: o músculo da asa de um pardal, a pétala branca de uma margarida e uma folha verde de espinafre.

Ao observá-las ao microscópio registam-se estas características:

• Amostra A: células alongadas, com um consumo de energia muito alto, sem parede celular nem cloroplastos, e repletas de mitocôndrias.

• Amostra B: células com parede celular rígida, grande vacúolo central e centenas de cloroplastos.

• Amostra C: células vegetais com parede e vacúolos desenvolvidos, mas sem um único cloroplasto e com escassas mitocôndrias.

1. a) Identifica fundamentadamente a que tecido e ser vivo pertence cada amostra, justificando a tua decisão a partir da presença, ausência e abundância de cada organelo.
2. b) Prevê o que aconteceria às células da amostra B se a planta fosse mantida num quarto escuro durante três semanas: poderiam continuar a produzir glicose? Deixariam de funcionar imediatamente as suas mitocôndrias? Justifica a tua resposta.

Uma bactéria mede cerca de $2\ \mu\text{m}$ de comprimento e uma célula animal cerca de $20\ \mu\text{m}$ de diâmetro. Calcula quantas bactérias alinhadas preencheriam o diâmetro de uma célula animal. Supondo que ambas fossem esféricas, calcula também a área da membrana de cada uma com a fórmula $S = 4\pi r^2$ e determina quantas vezes maior é a da célula animal. Utiliza ambos os resultados para justificar por que razão as células eucarióticas conseguem ser muito maiores e que problema a dimensão lhes coloca no que respeita à troca de substâncias com o exterior.

Ao contrário dos seres humanos (cujos glóbulos vermelhos maduros perdem o núcleo), os anfíbios e as aves têm glóbulos vermelhos que conservam o núcleo durante toda a sua vida.

1. a) Ao comparar dois glóbulos vermelhos com o mesmo volume, um humano e outro de rã, o glóbulo humano é capaz de albergar uma quantidade visivelmente maior de hemoglobina (a proteína transportadora de oxigénio). Justifica a que se deve esta vantagem funcional a nível celular.
2. b) Numa experiência de laboratório, submetem-se ambos os tipos de glóbulos vermelhos a uma substância que danifica lentamente as proteínas da sua membrana celular. Os glóbulos vermelhos de rã conseguem fabricar novas proteínas para reparar a membrana e continuar a viver, enquanto os humanos não se conseguem reparar e morrem ao fim de poucos dias sem se poderem dividir. Explica a causa biológica deste facto relacionando a função do núcleo e do ADN com a capacidade de autorreparação e reprodução celular.

Observas ao microscópio ótico uma gota de água estagnada. O campo de visão circular que vês através da ocular mede $1\ \text{mm}$ de diâmetro ($1000\ \mu\text{m}$). Nele distingues uma ameba unicelular com cerca de $200\ \mu\text{m}$ e várias bactérias alongadas com cerca de $2\ \mu\text{m}$.

1. a) Calcula quantas bactérias alinhadas em fila seriam necessárias para atravessar de um lado ao outro o diâmetro do campo de visão do microscópio, e quantas amebas seriam necessárias para fazer o mesmo.
2. b) O limite de resolução do olho humano (a distância mínima entre dois pontos para os distinguir separadamente) é de aproximadamente $0,1\ \text{mm}$ ($100\ \mu\text{m}$). Justifica com dados numéricos por que razão uma pessoa com boa visão poderia chegar a intuir a ameba a olho nu como um ponto minúsculo, enquanto para ver a bactéria é estritamente imprescindível o microscópio.
3. c) Sendo a ameba e a bactéria ambas organismos unicelulares, por que razão seria muito difícil para uma bactéria procariótica típica crescer até atingir o tamanho de uma ameba de $200\ \mu\text{m}$? Fundamenta que problema teria uma bactéria gigante para trocar e distribuir nutrientes até ao seu centro sem organelos nem sistemas de transporte interno.

Um agricultor realiza uma experiência com dois grupos de plantas de feijão:

• Grupo 1: cultivadas em vasos com terra preta tradicional. As suas raízes são completamente brancas e as suas folhas são verdes.

• Grupo 2: cultivadas em tubos de vidro transparente com água e sais minerais dissolvidos (hidroponia), de modo que as raízes recebem luz solar contínua. Após duas semanas, estas raízes tornaram-se verde-claras e contêm cloroplastos funcionais.

1. a) Sabendo que todas as células de uma mesma planta partilham exatamente o mesmo ADN, justifica por que razão as raízes que crescem debaixo de terra não gastam energia a formar cloroplastos e que estímulo provocou o seu aparecimento no grupo 2.
2. b) Um colega afirma: «Como as raízes normais do grupo 1 não têm cloroplastos, não precisam de respirar nem consomem oxigénio; a respiração celular é exclusiva das folhas». Rebate esta afirmação explicando de onde obtém a raiz a energia para absorver água e sais, e prevê o que aconteceria à planta se a terra ficasse completamente inundada de água durante muitos dias, impedindo a entrada de ar.

No laboratório dispões de um microscópio ótico cujo limite de resolução é de $0,2\ \mu\text{m}$ ($200\ \text{nm}$). Observas células da epiderme de cebola e consultas estes dados de tamanho médio:

• Célula de cebola: $150\ \mu\text{m}$

• Núcleo: $10\ \mu\text{m}$

• Mitocôndria: $2\ \mu\text{m}$

• Ribossoma: $0,025\ \mu\text{m}$ ($25\ \text{nm}$)

• Espessura da membrana plasmática: $0,008\ \mu\text{m}$ ($8\ \text{nm}$)

1. a) Analisa os dados e deduz justificadamente quais destas estruturas poderás observar com clareza com o teu microscópio ótico e quais será impossível ver com ele, por mais que amplies a imagem.
2. b) Um colega entrega o seu caderno de atividades com um desenho da célula de cebola vista ao microscópio no qual desenhou com grande detalhe dezenas de ribossomas a flutuar no citoplasma e a bicamada de lípidos da membrana. Justifica por que razão o professor lhe diz que esse desenho não é fruto da observação real.
3. c) Que tipo de microscópio foi necessário inventar para descobrir e fotografar os ribossomas? Explica em que se diferencia principalmente do microscópio ótico para conseguir um nível de detalhe tão elevado.

Num debate na aula, um aluno defende a seguinte ideia: «Dado que todas as células eucarióticas do nosso corpo possuem os mesmos tipos de organelos, todas as células têm exatamente a mesma proporção deles e realizam um esforço metabólico semelhante».

Para rebater a sua afirmação, dispões de informação sobre três células humanas especializadas:

• Célula A (fibra do músculo cardíaco): contrai-se e bombeia sangue sem descanso durante toda a vida.

• Célula B (célula do pâncreas): fabrica e secreta para o tubo digestivo milhares de proteínas digestivas por minuto, empacotando-as em vesículas.

• Célula C (macrófago, um glóbulo branco): patrulha os tecidos englobando bactérias e destruindo-as através de digestão celular interna.

1. a) Deduz e justifica que organelo específico (mitocôndrias, retículo endoplasmático/complexo de Golgi, ou lisossomas) deve estar especialmente hiperdesenvolvido em cada uma destas três células para que possam desempenhar a sua função.
2. b) Prevê o que aconteceria ao coração de um doente se uma toxina bloqueasse seletivamente a função das mitocôndrias das células do tipo A.

Uma equipa de medicina regenerativa quer reparar o tecido muscular do coração de um doente que sofreu um enfarte, no qual milhares de células contráteis morreram. Para tentar reconstruir o tecido, analisam-se três tipos celulares possíveis do próprio doente:

1. Glóbulos vermelhos maduros.

2. Células maduras da pele (células epiteliais).

3. Células estaminais pluripotentes.

1. a) Justifica por que razão os glóbulos vermelhos maduros são totalmente descartados para este tratamento, tendo em conta as suas limitações estruturais e a sua capacidade de divisão.
2. b) As células da pele têm núcleo e dividem-se com facilidade. Por que razão também não serviria injetá-las diretamente no coração para recuperar o batimento? Relaciona a tua resposta com o conceito de diferenciação e especialização celular.
3. c) Explica por que razão as células estaminais são a única alternativa válida. Que alterações fundamentais deverão sofrer no seu citoplasma (que organelos deverão multiplicar em grande número e que função deverão assumir) para passarem a comportar-se como células cardíacas funcionais?