De Moléculas ao Homem

Uma Perspectiva de Tamanho

Um angstrom é um milionésimo de milímetro, ou 1×10-10 metros. A ilustração abaixo dá uma idéia da escala relativa de algumas das estruturas biológicas discutidas acima.

A distância entre dois átomos de carbono em uma cadeia de ácidos graxos é um pouco maior que um angstrom. Uma molécula de glicose é cerca de 9 angstroms. As bactérias são dezenas de milhares de angstroms. E como uma estimativa aproximada, uma célula humana típica pode ser aproximadamente 1/100 de um milímetro que é cerca de 1/10 da largura de um cabelo humano. Para uma perspectiva intrigante sobre o tamanho das coisas do menor para o maior objeto do universo, dê uma olhada em http://htwins.net/scale2/.

Embora seu tamanho microscópico, as células têm muita coisa acontecendo o tempo todo. Diagramas e fotomicrografias retratam as células como sacos rígidos, estáticos e congelados no tempo, mas se pudéssemos de alguma forma fazer uma viagem dentro de uma célula, ficaríamos impressionados com a beleza, complexidade e incrível atividade. Você pode ter pelo menos um vislumbre da vida interior de uma célula assistindo a animação da Universidade de Harvard, “The Inner Life of a Cell” (A Vida Interior de uma Célula) (duração total com narração), mostrando a ativação dos leucócitos na inflamação. Alguns dos termos usados no vídeo serão estranhos para você, mas o vídeo fornece uma magnífica sensação dos trabalhos internos das células, e mostra células a serem estruturas dinâmicas nas quais muitos processos estão ocorrendo continuamente.

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O Poder dos Polímeros

Um dos conceitos fundamentais em biologia é que estruturas moleculares simples (monômeros) podem ser ligadas entre si para formar estruturas cada vez mais complexas. Por exemplo, os monómeros de açúcares, como a glucose e a frutose, podem ser ligados entre si para formar polissacarídeos muito grandes, como o amido e o glicogénio. Os aminoácidos podem ser ligados entre si para formar polipéptidos (proteínas). Nucleotídeos podem ser ligados entre si para formar DNA e RNA.

Além de ligar moléculas para formar cadeias longas, muitas moléculas se auto-montarão sob condições apropriadas para formar agregados moleculares cada vez mais complexos, tais como membranas ou lipoproteínas. E as membranas biológicas podem fornecer a estrutura para organelas intracelulares que podem realizar funções especializadas e complexas. Por exemplo, as microtubulas são cilindros ocos que fornecem um andaime interno para as células eucarióticas e também fornecem pistas ao longo das quais os materiais ligados à membrana ou organelas podem ser transportados de um lugar para o outro dentro da célula. Por exemplo, a rede de microtubos conecta o aparelho de Golgi com a membrana plasmática para guiar vesículas secretas para exportação ou para inserção na membrana plasmática. O movimento destas ‘embalagens’ ligadas à membrana ao longo dos microtubos é facilitado pelas proteínas motoras (os portadores) que se movem ao longo do microtubo, alterando a sua conformação tridimensional. Este processo é alimentado pelo trifosfato de adenosina (ATP). A cada ‘etapa’, a molécula motora libera uma porção do microtubo e agarra um segundo local mais longo do filamento.

Estes microtubos são polímeros compostos por subunidades de uma proteína chamada tubulina. Cada subunidade do microtubo é feita de duas unidades ligeiramente diferentes, mas intimamente relacionadas, mais simples, chamadas alfa-tubulin (mostradas na figura abaixo como contas amarelas) e beta-tubulin (mostradas como contas verdes). Sob condições apropriadas, essas subunidades se agregam ou se auto-conjuntam de uma determinada forma que forma rapidamente um microtubulo. Pelo contrário, estes microtubos também podem desagregar rapidamente.

Source: https://micro.magnet.fsu.edu/cells/microtubules/microtubules.html

O vídeo abaixo é uma palestra do TED na qual o animador David Bolinsky descreve uma colaboração entre animadores e biólogos da Universidade de Harvard na qual se ganha uma visão da beleza e complexidade das células eucarióticas. Note que o fenômeno dos monômeros sendo montados em polímeros macromoleculares complexos e altamente funcionais é ilustrado em vários lugares.

A palestra completa é 9:49. Adiante o vídeo para 3:24 para pular a descrição introdutória. A ação real começa por volta das 6:50. Não há nada que você tenha que memorizar nisto. Apenas aprecie a complexidade e beleza das células.

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O próximo vídeo abaixo fornece uma visão geral básica da estrutura e função das células (6:00 min.), e o segundo fornece uma breve descrição da estrutura e função das organelas em uma célula eucariótica (4:46 min.).).

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Níveis mais altos de organização

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Vemos que as células, a menor unidade que atende ao critério de estar viva, são altamente complexas. No entanto, esta complexidade resulta de moléculas simples estarem ligadas entre si para formar uma miríade de estruturas cada vez mais diversas e complexas, e estas, por sua vez, fornecem a base para um nível ainda mais elevado de organização e complexidade ao serem montadas em complexos macromoleculares, tais como membranas, organelas, microtúbulos e lipoproteínas. A partir do nível celular, pode-se então visualizar a agregação de células para formar tecidos, que se tornam a base para órgãos e mesmo sistemas de órgãos em um conjunto incrivelmente diverso de organismos multicelulares.

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Adaptado de: http://www.theorganicstartupbook.com/2012/07/07/evolutionary-levels-sublevels-4-of-5/>

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