A biologia celular, conhecida também como citologia, é a ciência que estuda as unidades estruturais e funcionais comuns à organização de todos os seres vivos, e os usa para aplicações de biotecnologia. Uma célula representa a unidade fundamental de todos, e é a menor porção de matéria viva que pode se isolar e se reproduzir.

Os primeiros microrganismos foram vistos e descritos por Antonie van Leeuwenhoek (1632 - 1723), um comerciante de tecidos da Holanda. Foi no exercício de sua profissão, que procurava melhorar o poder de aumento das lupas, que ele criou um microscópio simples obtendo grandes ampliações (300 ×), e inventou assim o primeiro microscópio óptico (ou microscópio fotônico). Assim nasceu a biologia celular, que você pode aprender na Superprof!

A importância da biologia celular

A célula está atualmente no centro da pesquisa dos organismos vivos e é o resultado dos avanços científicos consideráveis nos últimos anos, pois permite maior compreensão do funcionamento dos organismos.

Assim, a biologia celular estuda as células e suas organelas, os processos vitais que ocorrem nelas e os mecanismos que permitem sua sobrevivência. Ela analisa suas principais atividades: funcionamento adequado e relacionamento com as outras células e a matriz extracelular, estudando as estruturas e mecanismos moleculares relacionados a essas atividades.

Compreender como a célula funciona em um organismo é a base para o desenvolvimento de biotecnologias e suas diversas aplicações. Portanto, estudar e atuar com biologia celular permite avançar em diversos outros campos, como bioquímica, biologia molecular, genética e imunologia, o que contribui nas mais diversas áreas de atuação, como a própria medicina.

Técnicas de observação na citologia

A prática da biologia celular envolve tanto a implementação de técnicas simples e artesanais, quanto de tecnologias complexas do ponto de vista de processos e equipamentos. De acordo com a natureza do elemento celular estudado (por exemplo: DNA, RNA, proteína, complexo proteico, metabólito, organela, membrana, etc.) e de acordo com as funções celulares analisadas (deslocamento, metabolismo, morfologia, atividade enzimática, via de sinalização, saúde celular ...) diferentes tecnologias são escolhidas.

Hoje, várias técnicas de observação permitem estudar células. Podemos citar o estudo morfológico, que utiliza as seguintes técnicas:

• microscopia óptica (ou fotônica) que permite ampliações da ordem de 2.000 vezes
• a microscopia eletrônica, que permite ampliações maiores da ordem de 200.000 a 2.000.000 vezes

Ou o estudo funcional e constituição físico-química, que utiliza as técnicas:

• estudo citoquímico: fixação da célula, uso de corantes com diferentes afinidades com compostos químicos de acordo com seu pH (por exemplo, DNA em verde, RNA em rosa), uso de reações antígeno-anticorpo, em seguida, revelação do complexo imune por um corante e visualização sob um microscópio óptico.
• fracionamento celular: trituração e centrifugação para isolar as diferentes populações de organelas e estudo bioquímico das diferentes organelas.
• cultura in vitro: permite o estudo de células em várias condições.
• microcirurgia: permite a ablação ou transplante de organelas (estudo das funções das organelas).
• autoradiografia: precursor radioativo (portanto destacável) incorporado pelas células e detectado por radiografia.
• estudo da cinética da estrutura marcada graças a amostras seriais ao longo do tempo

Três domínios de seres vivos

Na história da biologia celular, as diferentes técnicas tornaram possível diferenciar dois tipos principais de células (dois ?impérios?):

• células eucarióticas (com pelo menos um núcleo)
• células procariontes (sem núcleo)

As procariontes podem ser divididas em dois grupos: eubactérias e arqueobactérias.

Mas foi em 1977 que uma descoberta abriu novos horizontes. Carl Woese propôs um novo modelo de subdivisões de seres vivos a partir de observações baseadas em comparações de RNA 16S. Assim, identificou uma divisão do mundo vivo em 3 domínios: eubactérias (bacteria), arqueobactérias (archaea) e eucariontes (eukarya). 

As eubactérias englobam Bactérias que causam doenças ao homem e são encontradas em ambientes como a água e o solo. São células procariontes sem núcleo, de tamanho pequeno e sem organelas intracelulares. Uma região do citoplasma contém o cromossomo bacteriano (atenção, algumas eubactérias contêm vários Cromossomos, que nem sempre são circulares): o nucleoide que não é delimitado por um envelope, banha-se no citoplasma. 

Elas também podem conter vários pedaços de DNA que também são circulares, mas muito menores e em números variáveis (mesmo entre indivíduos da mesma espécie, ou mesmo em momentos diferentes na vida do mesmo indivíduo), plasmídeos. Por fim, essas células não contêm um citoesqueleto. Por muito tempo, a procarionte foi sinônimo de bactéria, até a divisão de eubactérias (bactérias verdadeiras) e arqueobactérias. Esta última compartilha com as eubactérias a posse de um único cromossomo circular, a ausência de um citoesqueleto e muito poucos íntrons.

Elas têm características originais, sua membrana em particular é composta de lipídios que não são encontrados em nenhum outro lugar do mundo dos vivos. A principal característica das arqueobactérias é sua capacidade de sobreviver em ambientes extremos: água muito ácida (pH <1) ou muito salgada (Mar Morto) ou muito quente (> 120 ° C) ou muito fria (<0 ° C), embora que a maioria delas vive em ambientes mais tolerantes. 

Já as eucariontes são as células que constituem a maior parte do ambiente que conhecemos, como todas as plantas, animais e Fungos, bem como várias espécies unicelulares, como amebas ou paramécios.

Elas são caracterizadas pela presença de organelas, tipos de órgãos intracelulares. Nesses órgãos, uma organela está sempre presente: o núcleo, que contém a informação genética da célula. A estrutura genética dessas células é composta por vários filamentos lineares de DNA (os Cromossomos) e por genes ?mosaico?, ou seja, as áreas codificadoras do gene são cortadas em pedaços (os exons) que são separados por zonas não codificantes (íntrons).

Em geral, elas são grandes. Elas desenvolvem um citoesqueleto, uma espécie de arcabouço intracelular móvel que permite tanto se enrijecer (e compensar sua fragilidade) quanto se deformar de forma controlada, fenômeno que está na origem do movimento dos animais, mas também da células fagocíticas e que, portanto, são diretamente responsáveis pela grande variedade de formas animais existentes.