Lucia Maria Paleari: 2015

sexta-feira, 18 de dezembro de 2015

Amendoim: um fruto subterrâneo
Por Lucia Maria Paleari

Clube de Ciências
Diário de Bordo

Amendoim:
um fruto subterrâneo

Lucia Maria Paleari

lpaleari@ibb.unesp.br

Na minha infância era muito comum adultos desafiarem crianças com perguntas conhecidas por charadas, ou adivinhações. Era um tipo de brincadeira excelente para aguçar a curiosidade e a imaginação de todos, inclusive as dos adultos. Essas charadas sempre começavam com a frase: O que é o que é? Certo dia, ao final dos trabalhos com os alunos do Clube de Ciências da EMEF "Dr. João Maria de Araújo Jr.”, de Botucatu, lancei-lhes a seguinte charada:

O que é o que é: "Uma caixinha de bom parecer que nenhum marceneiro é capaz de fazer?"

Na ocasião, ninguém soube resolver essa charada. Pedi, então, para que consultassem os pais, avós, tios, ou mesmo a internet, se fosse necessário. Finalmente, alguns dias depois e com a colaboração da avó, uma clubista trouxe a resposta correta: a caixinha de bom parecer que nenhum marceneiro consegue fazer é o amendoim. É claro que a charada não se refere à semente do amendoim, que é tão saborosa, mas, sim, à vagem roliça que abriga as sementes.

Os clubistas tiveram a oportunidade de conhecer, na prática, dois fenômenos muito interessantes que acontecem com o amendoinzeiro, planta que pertence ao grupo das leguminosas, vegetais produtores de vagem, como o flamboyant e a soja. Ela foi batizada com o nome de Arachis hypogaea, em 1753, por Carolus Linnaeus, ou simplesmente Lineu, um sueco que fez muitas contribuições ao conhecimento dos vegetais, área de estudos da Botânica. Ao que tudo indica, o gênero Arachis teve origem no Planalto Central do Brasil, entre o Mato Grosso do Sul e o Paraguai. Esse gênero agora está distribuído pela Argentina, Brasil, Bolívia, Paraguai e Uruguai, mas é no Brasil que se encontra a maior parte das espécies.

Para conhecer na prática os dois fenômenos relacionados ao amendoinzeiro, os clubistas começaram semeando-o em um terreno da escola, que ficava ao lado da sala do Clube de Ciências (Figura 1). Depois, passaram a regar e acompanhar o crescimento das plantas.

Figura 1: Clubistas plantando sementes de amendoim, depois de relembrarem como fizeram uma composteira existente na escola, e de transportarem o material curtido que havia nela (adubo) para enriquecer o solo do terreno arenoso onde fizeram o plantio.

De fundamental importância, a rega tem de se tornar um trabalho de rotina. Dela depende a sobrevivência do amendoinzeiro, principalmente em períodos de estiagem, porque a água é imprescindível à germinação das sementes e crescimento das plantas. Na figura 2 é possível ver as fases de desenvolvimento de Arachis hypogaea, que por volta de quatro semanas está com as primeiras folhas bem desenvolvidas, embora possa acontecer de algumas sementes demorarem mais a germinar e a emitir as primeiras folhas.

Figura 2 - Processo de germinação da semente de Arachis hypogaea, o amendoinzeiro: (A) Radícula em crescimento; (B-C) Semente com os dois cotilédones (duas metades) aflorando no solo; (D-F) Folhas em crescimento; (G) Plântula com três folhas, cada uma com os seus quatro folíolos.

Um dos fenômenos observado pelos clubistas tem a ver com a vagem, a caixinha de bom parecer, que abriga as sementes. Para podermos colhê-las, os pés de amendoim precisam ser arrancados, uma vez que elas se encontram no interior do solo. Por causa disso, muita gente acredita que a vagem do amendoinzeiro é raiz, ou que faz parte da raiz. Na verdade, a vagem do amendoim é um fruto. É isso mesmo: um fruto. Um fruto com sementes nutritivas, muito saborosas e que armazenam grande quantidade de óleo.

Será, então, que o amendoinzeiro produz flores subterrâneas?
Garanto que não, e é justamente por isso que a história fica ainda mais interessante. Vejamos o que acontece.

A formação e o inusitado crescimento
dos frutos do amendoinzeiro

Depois do crescimento da planta, por volta de seis semanas após o plantio, na axila das primeiras folhas, portanto, na parte aérea do vegetal, surgem os primeiros botões florais (Figura 3 A-B). Eles se abrem em pequenas flores amarelas (Figura 3 C-D), que poderão ser polinizadas.

Figura 3 - Fase de floração do amendoinzeiro (Arachis hypogaea): (A-B) Botão floral evidenciando (ca) cálice e hipanto (h); (C-D) Detalhes da flor aberta evidenciando (as) asa, (est) estandarte; (E) Asa (as) aberta evidenciando a quilha (qui), estrutura que recobre partes dos aparelhos reprodutores masculino (androceu) e feminino (gineceu); (F) Aparelho reprodutor masculino evidenciando anteras (an) abertas com pólen, fixadas no ápice dos filetes, que são concrescidos na base, e aparelho reprodutor feminino evidenciando o estigma (e) no ápice do estilete.

Após o pólen das anteras chegar ao estigma da flor, processo conhecido por polinização, o grão de pólen crescerá e dará origem a um tubo, o tubo polínico . No interior desse tubo fica a célula masculina de reprodução, o gameta masculino, que com o crescimento do tubo polínico é levado até ao ovário. No ovário, o gameta masculino unir-se-á ao gameta feminino, processo esse conhecido por fertilização. Como resultado desse processo de reprodução, inicia-se o desenvolvimento do fruto, que no caso do amendoinzeiro é a vagem, que abriga no seu interior uma ou mais sementes, que normalmente nos servem de alimento.

Mas o que acontece de diferente com o amendoinzeiro, já que esse processo apresentado acima é comum às plantas frutíferas? Tal processo é, sim, comum às plantas frutíferas e acontece na parte aérea delas, onde os frutos normalmente se desenvolvem. Porém, no caso da Arachis hypogaea, os frutos, que são as vagens, desenvolvem-se no interior do solo.

A flor do amendoinzeiro está situada na extremidade de uma estrutura tubular e delicada, o hipanto, que emerge da axila da folha (Figura 3A-B). Dentro desse tubo, formado pelas bases das sépalas, pétalas e filetes fundidos, passa o estilete do aparelho reprodutor feminino, em cuja base, perto da axila da folha, está o ovário (Figura 3A). Abaixo dele fica uma porção conhecida por ginóforo, estrutura essa que depois da fertilização irá crescer, "empurrando" o ovário que está acima dela. O ginóforo surge como uma estrutura robusta, popularmente conhecida por esporão, que ao emergir da axila da folha (Figura 4B), curva-se para baixo e continua a crescer rumo ao solo, onde penetra. Em meio à terra e raízes, o ovário que se localiza no ápice do ginóforo, irá se desenvolver dando origem à vagem, fruto do amendoinzeiro, que contem no interior as sementes (Figura 4C). Esse fenômeno é muito diferente do que acontece com outras frutíferas que conhecemos, inclusive leguminosas, cujos frutos podem ser colhidos dos seus galhos, mas na parte aérea da planta.

Como são diversas flores fertilizadas por amendoinzeiro, muitas vagens formam-se em meio às raízes. Veja a figura 4C, abaixo.

Figura 4 - Arachis hypogaea (amendoinzeiro): (A) Detalhes da flor – (h) hipanto, (s) estilete, (o) ovário, (g) ginóforo, (fm) flor murcha; (B) Detalhe de ginóforos (esporões) já crescidos, saidos da axila de folhas; (C) Parte aérea (ramos com folhas) e detalhe das raízes e frutos subterrâneos, com seus respectivos ginóforos desenvolvidos.

Uma relação muitíssimo especial

O outro fenômeno que acontece com o amendoinzeiro, e que tem grande importância para todos os seres vivos, é a associação estabelecida por ele com certas bactérias conhecidas por risóbios, que pertencem a diferentes gêneros científicos, como, por exemplo, o Rhizobium e o Bradyrhizobium*. Essas bactérias, que vivem normalmente livres no solo, são atraídas para as raízes do amendoinzeiro, por meio de substâncias químicas que ele produz, principalmente quando o solo é pobre em nutriente à base de nitrogênio. Os risóbios penetram nos pelos das raízes e estimulam a planta a multiplicar certas células que formarão estruturas globosas denominadas de nódulos (Figura 5). Esse fenômeno também ocorre em outras leguminosas como o feijão e o ingazeiro, por exemplo.

Figura 5: Raízes de Arachis hypogaea repleta de nódulos,

que abrigam bactérias fixadoras de nitrogênio.

Essas bactérias alojadas nos nódulos são responsáveis por um fenômeno denominado de fixação biológica do nitrogênio , elemento químico fundamental aos seres vivos. Isso porque ele faz parte da estrutura de grupos de moléculas muito importantes. Um deles é o dos aminoácidos, que ao se ligarem em longas cadeias formam as proteínas . Outro grupo de cuja estrutura molecular o nitrogênio faz parte é o dos ácidos nucleicos : ácido desoxirribonucléico (DNA) e ácido ribonucleico (RNA), moléculas que transportam informações hereditárias de plantas, animais, bactérias, protozoários, fungos e vírus.

Embora na atmosfera terrestre haja cerca de 78% de nitrogênio sob a forma de gás (N₂), ele é inerte e a maioria dos seres vivos não consegue utilizá-lo. Os dois átomos que compõem a molécula do gás nitrogênio ficam tão fortemente unidos entre si, que é extremamente difícil separá-los. Quando isso acontece, os átomos de nitrogênio irão se combinar com outros tipos de átomos, dando origem a moléculas diferentes, que poderão ser utilizadas pelas plantas, para produzir os compostos nitrogenados de que precisam para sobreviver.

A separação desses dois átomos de nitrogênio acontece por meio de dois tipos de processos:
1) O não biológico (ex. descarga de raios, combustão, processos industriais, queimadas de florestas) e 2) O biológico (ex. microrganismos de vida livre como as bactérias azuis ou cianobactérias, bactérias que se associam a plantas e também alguns fungos).

Os animais só conseguirão obter o nitrogênio de que necessitam por meio das plantas, alimentando-se diretamente delas, como os consumidores herbívoros, ou indiretamente, comendo animais ou partes de animais, como os demais consumidores.

Portanto, não fosse a capacidade dos microrganismos existentes no solo, de fixar o nitrogênio da atmosfera, os demais seres vivos nada poderiam fazer para elaborar seus produtos nitrogenados a partir do N₂. Eles são os principais responsáveis pela entrada desse elemento químico nas cadeias alimentares .

Os microorganismos fixadores de nitrogênio fazem parte do que se denominou de Ciclo do Nitrogênio, que você poderá conhecer em detalhes no vídeo abaixo:

O mutualismo, os nódulos,
e a leghemoglobina

Na natureza, quando indivíduos de diferentes espécies se associam, eles vivem uma relação ecológica conhecida como simbiose. Se nessa associação as duas espécies são beneficiadas, estamos diante de uma relação denominada mutualismo. No caso da interação existente entre o amendoinzeiro e as bactérias (risóbios), a planta recebe um produto nitrogenado produzido e disponibilizado pelas bactérias, e estas ganham, além de um abrigo muito especial nos nódulos que se formam nas raízes, produtos denominados de carboidratos para obtenção de energia.

Nos nódulos, com a participação dos dois simbiontes, ocorre a formação de uma molécula semelhante à hemogobina do nosso sangue, também de cor vermelha: a leghemoglobina (legHb). Quando cortamos um nódulo em que as bactérias estão ativas, é possível observar no seu interior uma cor avermelhada (Figura 6), resultado da presença da legHb. Assim como a hemoglobina é responsável pela coloração vermelha do nosso sangue, a leghemoglobina é responsável por essa coloração avermelhada no interior dos nódulos das leguminosas.

Figura 6 –Arachis hypogaea: (A) Parte subterrânea com dois ginóforos, em cujas extremidades o ovário dará origem às vagens (fruto) e raízes com nódulos (note que um deles, abaixo do ginóforo da direita, está cortado e possui área circular avermelhada); (B) Ampliação da região da raiz contendo o nódulo que foi cortado, para evidenciar a cor avermelhada devido a presença da leghemoglobina, e outro nódulo inteiro.

Outra semelhança que a legHb tem com a hemoglobina do nosso sangue está na função de transportar o gás oxigênio, que, neste caso, será deixado disponível para que as bactérias façam sua respiração celular . É por meio desse processo de respiração celular que elas obtêm energia para viver. Esse papel da legHb é muito importante, porque ela provê as bactérias fixadoras com oxigênio suficiente para que elas façam a respiração celular, sem, contudo, deixar o ambiente repleto desse gás, que, em excesso, impede as bactérias de fixar nitrogênio. O que ocorre é que para conseguir fixar o nitrogênio, sintetizando amônia (NH₃), que logo em seguida é transformada em produtos menos tóxicos assimiláveis pelo vegetal, a bactéria produz e precisa utilizar uma enzima, molécula esta do grupo das proteínas. Essa enzima, denominada de nitrogenase, tem uma característica especial: ela é incapaz de agir se o ambiente estiver oxigenado (aeróbico). Portanto, é preciso de ambiente anaeróbico (do grego an = ausência, privação), para que a fixação biológica do nitrogênio ocorra.

Amendoinzeiro:
seus frutos e simbiontes

Na figura 7 estão reunidas as principais características de Arachis hypogaea, que tornam essa planta tão interessante, útil e cheia de charme.

Figura 7 – Características de Arachis hypogaea adulta.

(adaptação de ilustração existente no interessante livro "Primary School Agriculture - volume II**)

Se as suas sementes, fonte principalmente de lipídeos e proteínas, nos servem de alimento e de matéria prima para fazer saborosos doces como a paçoca e o pé-de-moleque, o sofisticado mutualismo estabelecido com risóbios faz dela uma boa opção para enriquecer solos com nitrogênio, sem necessidade de adubação química. Produtores de cana de açúcar, por exemplo, interessados em melhorar o solo que a cultura da cana destrói e empobrece, e obter bom rendimento na entressafra, têm lançado mão da cultura do amendoinzeiro. Além dessas vantagens, cultivar amendoim na entressafra protege o solo da exposição aos ventos e chuvas, que provocam erosão, e permite manter funcionários trabalhando.

Sempre alertas

A natureza sempre nos surpreende. Muitas vezes nos mostra situações, fenômenos inimagináveis, como é o caso do mutualismo que acabamos de apresentar. E é com a pesquisa científica, bem pensada, bem planejada, executada com paciência, com todo rigor e honestidade, que conseguimos estudar e testar ideias que nos permitem explicar fenômenos e também desenvolver tecnologias. A Ciência é uma atividade humana muitíssimo especial. Mas precisamos ficar alertas, muito atentos. Nem sempre os conhecimentos científicos e tecnológicos são usados com prudência ou de forma benéfica e pacífica, em prol da humanidade. Muito pelo contrário. Um exemplo marcante e que desabona o ser humano aconteceu ao final da Segunda Guerra Mundial, em 1945, quando bombas atômicas devastaram as populações e as cidades japonesas de Hiroshima e Nagasaki .

História da bomba atômica - Matéria de 2005

Infelizmente, a insensatez humana não parou com as bombas lançadas sobre Hiroshima e Nagasaki***. Armas de extrema sofisticação continuam sendo usadas para exterminar milhares, e milhares, e milhares de vidas a cada ano; apavoradas, em pânico, populações inteiras são obrigadas a abandonar seus países de origem para fugir da morte; crimes virtuais lesam pessoas emocional e materialmente; carros, motos e até bicicletas, dirigidos de maneira irresponsável, também fazem um sem-número de vítimas; venenos químicos são usados em plantações sem o menor constrangimento, sem o menor pudor, provocando a morte prematura de muitas pessoas ou debilitando-as irremediavelmente; florestas são devastadas; animais são massacrados; nascentes de água são soterradas... E nós, cidadãos que um dia acreditamos em um mundo de justiça e bem estar vemos, de mãos atadas, nossos sonhos também serem soterrados, um a um, junto com as nascentes. Assim, vivemos um presente desolador, prenunciando um futuro de profundas incertezas.

Um brinde à Ciência

Apesar de tantas desilusões que temos vivido nesses últimos tempos, o encanto, a emoção, a alegria nos inundam ao ver, no brilho dos olhos de crianças, adolescentes e adultos, o interesse genuíno pela descoberta, pelo saber. Mentes despertas, abrindo-se ao conhecimento e com chances de mudar o rumo atual da sociedade, para construir um mundo melhor. Mas, infelizmente, trata-se de conhecimento que a muitos tem sido negado por descaso, por negligência.

No último encontro que tive com os clubistas, para encerrar a etapa do nosso trabalho que versava sobre o amendoim, em um dado momento, tive uma grande surpresa. Espontaneamente, canecas em punho, sorrisos nos lábios, olhos brilhantes, e muito entusiasmo, os clubistas propuseram um brinde à Ciência.

E sabe o que havia dentro das canecas?
Nem imagina?
Sementes! Sementes de amendoim!

Vivaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Agradecimentos especiais:
À profa. Jaqueline Barea Cantão, da Escola Municipal "Dr. João Maria de Araújo Jr.", pelas muitas vagens de amendoim trazidas da cidade de Tupã, que serviram para a obtenção das sementes plantadas pelos clubistas, com as quais eles brindaram à Ciência, às Profas. Elza Maria Guimarães Santos e Silvia Rodrigues Machado, do Departamento de Botânica do Instituto de Biociências da UNESP de Botucatu, pela colaboração para esclarecimentos sobre aspectos da morfologia da flor do amendoinzeiro.

Amplie o seu conhecimento
Para alunos do ensino médio e universitário.

1) Ciclo Reprodutivo de Plantas com Flores - Angiospermas (Vídeo)
2) Ciclo Reprodutivo dos Pinheiros - Gimnospermas (Vídeo)
3) Biologia floral de espécies do gênero Arachis L. (Fabaceae -Papilionoideae), com ênfase em aspectos da morfologia floral e na anatomia de ovários. Leila Carvalho da Costa (Tese de doutorado)
4) METABOLISMO DO NITROGENIO
CICLO DO NITROGENIO (Texto)
5) Morfologia da flor e formação do fruto no amendoim cultivado (Arachis hypogaea, L.) (Texto 1955)
6) Reprodução em flores usa sistema de comunicação que existe nos neurónios (Tubo polínico)
7) * Sobre a Bradyrhizobium (Texto em inglês)
8) ** Primary School Agriculture, v II. GTZ, 1985. 190p. (Texto em inglês)
9) *** Más de 17.000 bombas atómicas siguen amenazando al mundo 70 años tras Hiroshima y Nagasaki (Texto em espanhol)
10) Plantio de amendoim

Se você quiser saber mais sobre outras atividades do Clube de Ciências, da EMEF "Dr. João Maria de Araújo Jr.", de Botucatu acesse os links:

- Clube de Ciências Escola municipal "Dr. João Maria de Araújo Jr." - Botucatu
- Um ponto de partida – Por Lucia Maria Paleari
- Enfim, o Catavento! – Por Lucia Maria Paleari
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- Células animais e vegetais observadas ao microscópio óptico – Por Lucia Maria Paleari e Yve Canaveze

domingo, 5 de julho de 2015

Células animais e vegetais observadas ao microscópio óptico
Lucia Maria Paleari
Yve Canaveze

Clube de Ciências
Diário de Bordo

Células animais e vegetais
observadas ao microscópio óptico

Lucia Maria Paleari

Yve Canaveze

Depois das investigações sobre o comportamento das moléculas de água, realizadas pelos alunos do Clube de Ciências, da EMEF "Dr. João Maria de Araújo Jr., de Botucatu e relatadas neste blog, nos três posts anteriores (aqui, aqui e aqui), foi a vez de conhecerem, na prática, a célula, unidade estrutural que forma os corpos de todos os seres vivos. A primeira pessoa a observar um pedaço delgado de cortiça e notar os espaços correspondentes às células foi o inglês Robert Hooke. De lá para cá muita coisa aconteceu. Muitas e muitas descobertas científicas importantes foram feitas. Muitas e muitas coisas mudaram. Mas uma coisa ainda não mudou: a nossa acuidade visual, a nossa capacidade de enxergar, que continua sendo limitada. Sem o auxílio de uma boa lente de aumento, por exemplo, a maioria das células é invisível aos nossos olhos. Isso porque, o tamanho delas varia em torno de poucos micrômetros (µm). Para ter noção da dimensão de 1 micrômetro, divida 1 milímetro (1 mm) em mil partes iguais. Cada uma dessas mil partes resultantes da divisão do milímetro, portanto a milésima parte do milímetro, corresponde a 1 micrômetro (1µm), que é o mesmo que 0,001mm ou 10^-3mm. Podemos dizer também que 1µm é a milionésima parte do metro, ou seja: 0,000 001m ou 10^-6m. Portanto, não conseguimos enxergar a maioria das células, porque a nossa acuidade visual não vai além de alguns décimos a centésimos do milímetro. Sendo assim, para observá-las, precisamos de lentes de aumento como as que existem nos microscópios ópticos, também chamados de microscópios de luz (Figura 1).

Figura 1: Mateus ao microscópio óptico, para observação de células.

No Clube de Ciências, para a observação de células animais, usamos células da região interna da bochecha. Para a observação de células vegetais, utilizamos dois tipos de plantas: cebola (bulbo), cientificamente denominada de Allium cepa, e uma planta roxa, comum em jardins, a Tradescantia pallida (Figura 2).

Figura 2 - Tradescantia pallida: (A) ao redor de uma árvore em rua de Botucatu, SP e

(B) detalhe da flor, com os filetes e anteras amarelas na extremidade.

A visualização de células

Como a visualização de células, ao microscópio óptico, depende de um feixe de luz atravessando-as, é necessário preparar camadas muito finas do tecido a ser observado, seja ele animal ou vegetal. O tecido animal ou vegetal, que nada mais é do que um conjunto de células, precisa ser colocado sobre uma lâmina de vidro específica para microscopia (Figura 3A) e depois ser coberto com uma lamínula (Figura 3B), também de vidro e específica para microscopia.

Figura 3 – Lâmina (A) e lamínula (B) de vidro,

utilizadas em preparações de tecidos de seres vivos

para observações ao microscópio óptico.

Nos locais dos tecidos em que houver estruturas mais compactas passará menos luz e onde houver estruturas menos compactas, passará mais luz. Com isso, distinguem-se diferentes componentes celulares e suas respectivas partes. No entanto, diversos deles, para serem visualizados e melhor interpretados, necessitam de colorações especiais. Para isso, diversos tipos de corantes são usados e cada um deles evidenciará certo tipo de componente celular.

A célula animal

No clube de Ciências, depois de prepararmos os microscópios, iniciamos a preparação das lâminas. Para a observação de um tecido animal, bastou raspar a região interna da bochecha com um cotonete ou palito de extremidade arredondada como o de picolé, para conseguir retirar células da mucosa bucal (Figura 4A). O material retirado dessa região foi esfregado diretamente sobre uma lâmina de vidro contendo uma gotícula de água. Sobre o referido material, foi colocada uma gota do corante azul de metileno (Figura 4B) e, sobre esse preparado, a lamínula (Figura 4C). Depois, com um pedaço de papel higiênico, absorveu-se o excesso do líquido que normalmente extravasa, quando se coloca a lamínula (Figura 4D). Estava pronto o material, para ser examinado ao microscópio.

Figura 4 - Preparação de lâminas para observação ao microscópio:
(A) Retirando células da mucosa bucal; (B) colocando corante (azul de metileno)
para favorecer a visualização das estruturas; (C) acrescentando a lamínula sobre as células;
(D) retirando o excesso de líquido ao redor da lamínula, com papel higiênico.

Uma condição era fundamental, para a realização desses trabalhos: proceder sempre com atenção e cuidado, para não perder o material preparado e nem danificar o microscópio, que é um aparelho sensível e fundamental para muitos estudos (Figura 5). Os clubistas aprenderam também, que desenhar o que se observa é um jeito bastante eficiente de indicar e identificar estruturas.

Figura 5 – Clubistas durante observações de tecidos animal e vegetal ao microscópio óptico.
Na imagem superior à esquerda, José Ricardo ensina os adolescentes a manusear o equipamento.

No tecido retirado da bochecha, que foi colocado para observações ao microscópio, os clubistas facilmente perceberam estruturas circulares espalhadas, delimitadas por uma membrana. Essas estruturas aparentemente circulares, mas que, na verdade, são globosas, denominamos de células (Figura 6). No interior de cada uma delas eles puderam observar uma estrutura bem menor, também globosa, corada em azul mais intenso. Tal estrutura menor é o que denominamos de núcleo celular (Figura 6 - n). Por reagirem com substâncias como o azul de metileno, os núcleos ficam bem evidentes e podem ser vistos individualizados como uma bolinha, porque são delimitados pela carioteca, uma membrana conhecida também por envelope nuclear. Ela é composta de dupla camada, mas para ser vista dessa forma, seria necessário um microscópio mais potente do que aqueles que tínhamos a nossa disposição. Nas células da bochecha, os clubistas puderam ver também o citoplasma (Figura 6 - c), no qual o núcleo fica imerso e perceber a existência de uma membrana contornando cada célula, a membrana plasmática.

Outras estruturas não puderam ser observadas nas células retiradas da mucosa da bochecha, ou porque só se tornariam perceptíveis se fossem destacadas por meio de colorações especiais, ou porque o aumento de até 1000 vezes dos microscópios usados por nós não era suficiente para enxergá-las.

Figura 6 – Células da mucosa bucal coradas com azul de metileno, evidenciando núcleos (n), membrana plasmática (mp) e citoplasma (c).
Fotos feitas com máquina digital ajustada a uma das oculares do microscópio óptico.

A célula vegetal

Esta etapa foi desafiadora para os clubistas, por uma simples razão: preparar um tecido vegetal tão fino que possa ser atravessado pela luz emitida pelo microscópio, utilizando para isso instrumentos simples, não é nada fácil. Se a camada não for bem fina, a sobreposição de células dificultará a observação e interpretação do que existe em cada uma delas. O que facilitou um pouco essa tarefa foi a utilização de uma pinça de aço de ponta fina, dessas que são usadas por relojoeiros. Com a ponta da pinça eles aprenderam a fazer um corte bem raso na superfície do bulbo da cebola, da folha e do caule (talo) da Tradescantia pallida (Figura2), planta esta que usaremos aqui como exemplo. Depois, a superfície da extremidade de uma das bordas desse corte foi presa com a pinça e puxada para a retirada da película. Isso foi conseguido com muita paciência, depois de algumas tentativas. Cada película em condição de observação foi depositada, cuidadosamente para não dobrar, sobre uma gotinha de água, colocada previamente na lâmina de vidro para microscopia. Sobre esse material, colocou-se a lamínula. Retirado o excesso de água com um pedaço de papel higiênico, o tecido vegetal estava pronto para ser observado. E foi uma grande surpresa quando isso aconteceu! As células da folha de Tradescantia pallida estavam todas juntas, justapostas, e tinham os contornos espessos e regulares, a maioria com formato retangular, diferente do tecido da mucosa bucal, cujas células pareciam circulares. E mais: as células de Tradescantia pallida pareciam menos delicadas do que as da mucosa bucal, e muitas delas tinham quase todo o espaço interno tomado por linda cor sulferino (Figura 7). Essa cor é resultado da presença de um grupo de pigmentos denominados de antocianinas, que só os vegetais produzem.

Figura 7 - Tecido de Tradescantia pallida (caule): células justapostas, com contornos retos,
determinados pela parede celular (pc); vacúolos (v) túrgidos repletos de pigmento (antocianina),
de cor sulferino e núcleo (n). Fotos feitas com máquina digital ajustada
a uma das oculares do microscópio óptico.

As antocianinas são solúveis em água e responsáveis por colorações diversas, como o azul, violeta, roxo e vermelho, que são encontradas nas plantas. Elas estão presentes principalmente nas células epidérmicas, que são aquelas que revestem órgãos vegetais como as folhas. Acredita-se que as antocianinas possam atuar como uma espécie de protetor solar natural. Isso porque elas transformam raios ultravioletas (UV), danosos para os seres vivos, em raios infravermelhos. (Sobre esse assunto, veja mais detalhes aqui).

Nos vegetais, os raios UV podem modificar moléculas de clorofila, que se encontram no interior dos cloroplastos (Figura 8). A clorofila é um pigmento verde responsável pela fotossíntese, processo que resulta na produção de glicose, um tipo de açúcar que é alimento para plantas e animais.

O cloroplasto faz parte de estruturas exclusivas de células vegetais denominadas de plastídeos.

Figura 8 – Células de Tradescantia pallida com diversos cloroplastos,
dois deles apontados com as setas. Fotos feitas com máquina digital
ajustada a uma das oculares do microscópio óptico.

Além do aspecto geral das células da Tradescantia pallida, outra surpresa para os clubistas foi descobrir que as antocianinas, que ocupavam quase todo o espaço interno das células estavam dentro de uma bolsa conhecida pelo nome de vacúolo. Essa descoberta só foi possível após os vacúolos ficarem menores, murchos, devido à perda de água (Figura 9). Essa perda de água pode acontecer normalmente quando o tecido retirado do vegetal fica exposto ao ar por algum tempo ou quando a ele é acrescentada solução salina (água com sal de cozinha).

Figura 9 – Células da epiderme de Tradescantia pallida: (A) vacúolos túrgidos, que preenchem
toda a célula com a cor sulferino e (B) vacúolos murchos (retraídos), depois que perderam água
(setas indicam espaços que os vacúolos deixaram de ocupar, ao se retraírem).
Fotos feitas com máquina digital ajustada a uma das oculares do microscópio óptico.

Mesmo com a saída de água do seu interior, verificou-se que as células de Tradescantia pallida não mudaram de forma. A razão disso é a presença de outro elemento, a parede celular, que possui celulose em sua constituição. Além de a parede celular restringir o tamanho da célula quando há um aumento no volume de água, impedindo a ruptura da membrana plasmática, ela também dificulta a entrada de patógenos, como bactérias e fungos. Com a perda de água do vacúolo, a membrana plasmática ficou evidente, porque se afastou da parede celular, com a qual se confundia por estar muito próxima.

Para encerrar as observações, que permitiram aos clubistas conhecer um pouco sobre células animais e vegetais, é preciso destacar uma estrutura muito importante, que eles detectaram em meio às células retangulares. Examine a imagem da figura 10. Note a presença de células diferentes, apontadas com setas verdes. São os estômatos, estruturas que permitem a troca de gases entre a planta e a atmosfera. Observe ainda, que neles há duas células com formato semelhante ao do grão de feijão, são as células guarda. Elas ficam uma defronte à outra com um pequeno espaço entre elas, o ostíolo. Note que ao redor das células guarda há quatro células de outro tipo. Estas células são denominadas de subsidiárias (su).

Figura 10 – Estômatos (indicados com setas verdes), em meio a outras células de
Tradescantia pallida (à esquerda) e detalhes de um estômato ampliado (à direita),
com as células guarda e células subsidiárias (su). Fotos feitas com máquina digital ajustada
a uma das oculares do microscópio óptico.

Quando as células guarda recebem água e ficam túrgidas, o ostíolo do estômato abre e permite trocas gasosas com a atmosfera. Dos gases que entram pelo ostíolo, o oxigênio (O2) será utilizado para a respiração celular, que resulta em obtenção de energia, enquanto o gás carbônico (CO2) será utilizado, quando houver luz, no processo de fotossíntese, que resulta em glicose e oxigênio. Agora, já é possível conhecer mais detalhes das etapas e das diversas substâncias envolvidas nesse importante processo realizado pelas plantas, a fotossíntese. Sendo assim, para compreender melhor o seu papel, disponibilizando oxigênio para a respiração, transformando energia luminosa em energia química, que é armazena em moléculas de glicose, e interferindo na condição climática de todo o planeta, acesse esse vídeo.

Podemos dizer depois de tudo o que foi visto sobre as células animais e vegetais, que as células vegetais, diferentemente das células animais, possuem parede celular, vacúolo e plastídios!

No mais, elas, têm muito em comum.

De volta às folhas de chuchu
esfareladas após entrarem em contato

com o nitrogênio líquido

Com os conhecimentos adquiridos sobre as células, e já sabendo o que acontece com a água quando ela esfria até congelar, já é possível voltar às perguntas que ficaram pendentes, quando os clubistas esfarelaram folhas de chuchu, após terem sido mergulhadas em nitrogênio líquido.

Antes, porém, vamos relembrar detalhes importantes estudados por nós no Clube de Ciências:

a) nitrogênio líquido é tão frio, que pode congelar a água;

b) água abaixo de 4°C, até congelar, aumenta de volume;

c) células têm grande parte do seu volume preenchido por água.

Agora, sim, usando esses conhecimentos, é possível explicar o que aconteceu com a folha de chuchu, após ter sido mergulhada em nitrogênio líquido. Como o nitrogênio líquido estava a 196°C negativos, a água existente no interior das células esfriou rapidamente. Ao atingir temperaturas abaixo de 4°C, até o ponto de congelamento, essa água expandiu. Com a expansão, ela forçou e arrebentou as membranas e paredes das células deixando o tecido celular seco e quebradiço, como os clubistas puderam constatar.

Conosco aconteceria algo semelhante, se colocássemos alguma parte do corpo em contato direto com o nitrogênio líquido. Isso porque as nossas células também possuem grande parte do seu volume preenchido por água. A única diferença é que nossas células não possuem parede celular.

Agora, uma pergunta para você que leu tudo com atenção:

Por que, quando ocorrem geadas, dizem que as plantas "queimam" e os agricultores perdem as safras?

Explorando um pouco mais

os tecidos vegetais

Os trabalhos realizados pelos alunos do Clube de Ciências da EMEF "Dr. João Maria de Araújo Jr., para conhecer a célula, estrutura fundamental dos seres vivos, foram muito especiais. Especiais porque permitiu-lhes aprender a preparar material biológico para observação de estruturas microscópicas; a manusear o microscópio, essa ferramenta fundamental em muitos estudos da biologia, e foi um caminho para que conhecessem alguns componentes das células e seus processos, que garantem a vida dos seres vivos.

Ao prepararmos os relatos sobre essas experiências vividas pelos clubistas, vimos que poderíamos acrescentar um pouco mais sobre técnicas simples voltadas ao estudo de vegetais.

Puxar películas de folhas ou de caules (talos) de plantas como a Tradescantia pallida e observar ao microscópio óptico, é suficiente para descortinar um mundo de grande riqueza. Uma outra experiência muito rica acontece se retirarmos uma folha da planta aquática Egeria sp., conhecida antigamente por Elodea sp. e levarmos para ser observada ao microscópio. Como é possível verificar nesse vídeo, a folha de Egeria sp. é adequada não apenas para observarmos algumas estruturas celulares, mas, também o movimento de ciclose, que ocorre com os cloroplastos no interior das células. Veja, nos vídeos a seguir, bons exemplos de ciclose:

Lâminas de barbear,

isopor e cortes ultrafinos

Outra técnica simples que nos permite investigar células vegetais, é aquela em que fazemos cortes ultrafinos de folhas, talos etc., utilizando uma lâmina de barbear e dois pedaços de isopor. Depois de separar a parte desejada do vegetal, como foi feito com uma folha de Tradescantia pallida (Figura 11A-B), ela deve ser colocada entre os pedaços de isopor, para ser cuidadosamente fatiada com a lâmina de barbear (Figura 11C). Quanto mais cuidadosa, quanto mais habilidosa for uma pessoa, maiores serão as chances de conseguir cortes ultrafinos, ideais para fazer boas observações das células e de seus componentes.

Figura 11. Preparo de cortes transversais de folhas de Tradescantia pallida.

Eixo transversal da folha (A) é cortado para a retirada de uma porção da folha (B),

que é colocada entre isopores e fatiada em cortes ultrafinos,

com o auxílio de uma lâmina de barbear (C).

Nos cortes realizados com essa técnica, veja como puderam ser observados os vacúolos (Figura 12A-B) e os cloroplastos, sob a camada de células superficiais, denominada de epiderme (Figura 12C-D), a partir de um corte de folha de Tradescantia pallida. Note que foi possível observar também o que parecem ser pequenos orifícios reunidos (Figura 12C, fv). Na verdade, são espaços internos de células tubulares cortadas transversalmente (no sentido do diâmetro), que transportam água, nutrientes e substâncias orgânicas,para todas as partes do corpo da planta. Essas células formam os feixes vasculares: xilema e o floema.

Figura 12 – Cortes transversais (sentido da largura) de uma folha de Tradescantia pallida: (A) Células da superfície (epiderme) evidenciando vacúolos túrgidos com antocianina (pigmento sulferino), preenchendo todo o espaço interno; (B) Vacúolo murcho, depois de perder água em solução salina, com membrana plasmática (mp) na sua face externa, parede celular (pc) e núcleo (nu); (C) Conjunto de células condutoras de água e nutrientes, feixe vascular (fv) e (D) Cloroplastos (Cl) no interior de células. Fotos feitas em microscópio com máquina digital acoplada.

Uma palavra final

Séculos se passaram desde que o inglês Robert Hooke observou cortiça ao microscópio e descobriu nela espaços vazios que foram, mais tarde, denominados por ele de "células". Desde então, como dissemos no início desse texto, muitas e muitas descobertas científicas importantes aconteceram. Infelizmente, essas descobertas, como as belezas inimagináveis que se descortinam quando fazemos, por exemplo, uma simples observação ao microscópio óptico de um tecido vegetal, é desconhecida de grande parte da população do nosso país e do planeta, que vai morrer sem conhecê-las, porque dela foi usurpado o direito ao conhecimento. Enquanto isso, de maneira criminosa, perversa, inconsequente, florestas são arrasadas, rios e oceanos são poluídos, o ar se torna irrespirável, o solo absurdamente degradado, os lençóis freáticos contaminados, a comida envenenada, entre tantas e tantas outras coisas, sem que se tomem atitudes consequentes para que tamanha destruição seja interrompida.

Já passou da hora de nossos governantes trocarem o incentivo ao consumo desenfreado que cega, submete, aliena, sangra, enfraquece, pelo respeito, pelo direito ao conhecimento. Só o conhecimento acumulado até hoje pela Humanidade, colocado verdadeiramente em prática e ao alcance de todos, poder-nos-á tirar dessa situação calamitosa, desastrosa e ameaçadora, que paira sobre todos nós.

Lucia Maria Paleari - lpaleari@ibb.unesp.br