Uma olhada no microscópio

A CÉLULA é chamada de unidade fundamental da vida. Realmente, as coisas vivas — plantas, insetos, animais, humanos — são feitas de células. No decorrer dos anos, os cientistas têm perscrutado os meandros das células e desvendado muitos dos segredos da biologia molecular e da genética. Vamos dar uma olhada mais de perto nas células e ver o que a ciência já descobriu a respeito dessas fascinantes unidades microscópicas da vida.

Uma espiada no microscópio

O formato das células varia. Podem ser retangulares, quadradas, redondas, ovais ou simplesmente sem forma. Como a ameba, por exemplo, um organismo unicelular, totalmente sem forma definida. Ao contrário, ela muda de forma ao se locomover. Curiosamente, em muitos casos o formato da célula indica qual é a sua função. Por exemplo, algumas células musculares são longas e finas e se contraem ao executarem a sua tarefa. As células nervosas, que retransmitem mensagens por todo o corpo, têm longas ramificações.

As células variam também em tamanho. Mas a maioria não pode ser vista a olho nu. Para ilustrar o tamanho de uma célula mediana, veja o pontinho no fim desta sentença. Cerca de 500 células de tamanho médio caberiam nesse minúsculo espaço! Se isso lhe parece bem pequeno, considere que algumas células bacterianas são cerca de 50 vezes menores. Qual é a maior célula? Essa distinção pertence à gema do ovo de avestruz, uma “gigante” unicelular, pouco maior do que uma bola de tênis.

Visto que a maioria das células não pode ser vista a olho nu, os cientistas empregam instrumentos para estudá-las, como o microscópio.a Mesmo assim, não dá para discernir alguns detalhes intrigantes da célula. Considere: o microscópio eletrônico pode aumentar uma célula até 200.000 vezes — um aumento que faria uma formiga ter uns 800 metros de comprimento. Mesmo com esse aumento, porém, alguns detalhes da célula ainda ficam invisíveis.

Com isso, os cientistas descobriram que as células são espantosamente complexas. Em seu livro The Fifth Miracle (O Quinto Milagre), o físico Paul Davies declara: “Toda célula está repleta de estruturas minúsculas que parecem ter saído diretamente de um manual de engenheiro. Há uma infinidade de minúsculas pinças, tesouras, bombas, motores, alavancas, válvulas, tubos, correntes e até veículos. Mas, naturalmente, a célula é mais do que apenas uma sacola de utensílios. Os componentes formam um todo que funciona harmoniosamente, como uma sofisticada linha de produção industrial.”

DNA: a molécula da hereditariedade

Os humanos, bem como as plantas e os animais multicelulares, desenvolvem-se a partir de uma única célula. Ao atingir certo tamanho, essa célula se divide e forma duas. Daí essas duas células se dividem e formam quatro. À medida que continuam a se dividir, elas se especializam, isto é, se diferenciam, tornando-se células musculares, células nervosas, células epidérmicas, e assim por diante. Na continuação do processo, muitas células se agrupam e formam tecidos. Células musculares, por exemplo, juntam-se e formam tecido muscular. Diferentes tipos de tecidos formam órgãos, como o coração, os pulmões, os olhos.

Debaixo da fina cobertura de cada célula há um líquido gelatinoso chamado citoplasma. Mais abaixo fica o núcleo, separado do citoplasma por uma membrana fina. O núcleo é chamado de centro de controle da célula, pois ele comanda quase todas as atividades da célula. Dentro do núcleo fica o programa genético da célula, “escrito” em ácido desoxirribonucléico, ou DNA.

As moléculas de DNA acham-se compactamente enoveladas nos cromossomos da célula. Os genes, que são seções das moléculas de DNA, contêm todas as informações necessárias para fazer você ser o que você é. O DNA “tem um código químico que faz cada ser vivo diferente de todos os outros seres vivos”, explica a Enciclopédia Delta Universal. “Esse código torna um cão diferente de um peixe, uma zebra diferente de uma rosa, e um salgueiro diferente de uma vespa. Ele faz com que você seja diferente de qualquer outra pessoa no mundo.”

A quantidade de informações contidas no DNA de apenas uma de nossas células é estonteante. Poderia encher um milhão de páginas do tamanho das desta revista! Visto que o DNA é responsável pela transmissão de informações hereditárias duma geração de células à seguinte, é chamado de plano básico de toda vida. Mas, ao que se parece o DNA?

O DNA compõe-se de dois filamentos entrelaçados, formando como que uma escada em espiral, ou retorcida. Os dois filamentos são conectados por combinações de quatro compostos chamados bases. Cada base de filamento forma par com uma base no outro filamento. Esses pares de base formam os degraus da espiralada escada de DNA. A ordem exata das bases na molécula do DNA é o que determina a informação genética que ela transporta. Simplificando, essa seqüência determina praticamente tudo a seu respeito, da cor dos cabelos à forma do nariz.

DNA, RNA e proteínas

As proteínas são as mais abundantes macromoléculas presentes nas células. Calcula-se que representam mais da metade do peso seco da maioria dos organismos! As proteínas compõem-se de pequenos “blocos de construção” chamados aminoácidos. Alguns destes são fabricados pelo próprio organismo, outros têm de vir da alimentação.

As proteínas têm muitas funções. Por exemplo, a hemoglobina, presente nos glóbulos vermelhos do sangue, transporta oxigênio por todo o corpo. Há também os anticorpos, que ajudam o corpo a prevenir doenças. Outras proteínas, como a insulina, ajudam a metabolizar os alimentos e a controlar várias funções celulares. Talvez existam milhares de tipos de proteínas no organismo. Talvez centenas numa única célula!

Toda proteína cumpre uma função específica, determinada pelo seu gene de DNA. Mas, de que modo a informação genética num gene de DNA se decodifica para produzir uma determinada proteína? Como mostra o diagrama “Como são fabricadas as proteínas”, a informação genética armazenada no DNA precisa primeiro ser transferida do núcleo da célula para o citoplasma, onde ficam os ribossomos, ou “fábricas” de proteínas. Essa transferência se faz por meio de um intermediário chamado ácido ribonucléico (RNA). Os ribossomos no citoplasma “lêem” as instruções do RNA e montam a seqüência correta de aminoácidos para formar uma proteína específica. Assim, existe uma relação de interdependência entre DNA, RNA e a formação de proteínas.

Onde começou?

O estudo da genética e da biologia molecular há décadas intriga os cientistas. O físico Paul Davies duvida que haja um Criador por trás de tudo isso, mas reconhece: “Toda molécula tem uma função específica e um lugar designado no esquema geral, para a produção dos materiais corretos. Há muitas locomoções. As moléculas têm de cruzar a célula para encontrar outras moléculas no lugar certo e na hora certa, para executar corretamente as suas tarefas. Tudo isso acontece sem um chefe para dar ordens e incitar as moléculas a ir aos lugares corretos. Não há supervisor de suas atividades. As moléculas simplesmente fazem o que devem fazer: locomover-se energeticamente às cegas, colidir umas nas outras, ricochetear, abarcar. . . . De algum jeito, coletivamente, esses átomos irracionais se unem e realizam a dança da vida com requintada precisão.”

Com boa razão, muitos que estudaram o funcionamento interno das células concluíram que tem de haver uma força inteligente responsável por sua criação. Vejamos por quê.

[Nota(s) de rodapé]

[Quadro/Diagrama na página 5]

Uma espiada dentro da célula

Dentro de cada célula há um núcleo, seu centro de comando. No interior do núcleo ficam os cromossomos, que consistem em moléculas de DNA e proteínas compactamente espiraladas. Os genes estão localizados nestas moléculas de DNA. Os ribossomos, as “fábricas” de proteínas, situam-se no citoplasma da célula, que fica fora do núcleo.

[Diagrama]

(Para o texto formatado, veja a publicação)

Célula

Ribossomos

Citoplasma

Núcleo

Cromossomos

DNA: a escada da vida

[Diagrama na página 7]

(Para o texto formatado, veja a publicação)

Como o DNA se duplica

Para simplicidade visual, a retorcida hélice de DNA foi planificada

1 Antes de as células se dividirem para produzir a geração seguinte de células, elas têm de duplicar (fazer uma cópia do) DNA. Primeiro, as proteínas ajudam a abrir, como um zíper, as seções do DNA, de dois filamentos

Proteína

2 Daí, seguindo regras estritas de junção de bases, as bases livres (disponíveis) na célula são ligadas às respectivas bases de junção nos dois filamentos originais

Bases livres

3 Por fim, é produzida uma cópia do código de DNA. Assim, quando a célula se divide, cada célula nova ganha o mesmo código de DNA

Proteína

Proteína

Regra de junção de bases do DNA:

A sempre com T

A T Timina

T A Adenina

C sempre com G

C G Guanina

G C Citosina

[Diagrama nas páginas 8, 9]

(Para o texto formatado, veja a publicação)

Como são fabricadas as proteínas

Para simplicidade, ilustramos uma proteína composta de 10 aminoácidos. A maioria das proteínas tem mais de 100 deles

1 Uma proteína especial “abre o zíper” de uma seção dos filamentos de DNA

Proteína

2 As bases livres do RNA se ligam com as bases de DNA expostas de um só filamento, formando assim um filamento de RNA mensageiro

Bases livres do RNA

3 O recém-formado RNA mensageiro se separa e vai até os ribossomos

4 Um RNA de transferência apanha um aminoácido e leva-o ao ribossomo

RNA de transferência

Ribossomo

5 À medida que o ribossomo varre o RNA mensageiro, liga-se uma cadeia de aminoácidos

Aminoácidos

6 À medida que é formada, a cadeia de proteínas começa a se dobrar no formato necessário para funcionar corretamente. Daí a cadeia é liberada pelo ribossomo

O RNA de transferência tem dois objetivos importantes:

Um deles reconhece o código do RNA mensageiro

O outro transporta o aminoácido correto

RNA de transferência

As bases do RNA usam U em vez de T, assim U faz par com A

A U Uracila

U A Adenina