Lucia Maria Paleari: Células animais e vegetais observadas ao microscópio ópticoLucia Maria PaleariYve 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