Introdução á Citologia
Na Holanda do século XVI, Hans Janssen e seu filho
Zacharias, fabricantes de óculos, descobriram duas lentes, alinhadas e montadas
em um tubo, proporcionavam grande aumento nas imagens, permitindo visualizar
objetos muito pequenos, antes invisíveis a olho nu. Estavam lançadas as bases
para a criação do microscópio, cujo desenvolvimento levaria a um dos mais
importantes avanços a biologia: descoberta da célula.
Na segunda metade do século XVII, o holandês Antony van Leeuwenhoek, e o inglês Robert
Hooke, construíram seus próprios microscópios e fizeram importantes descobertas
relacionadas a constituição dos seres vivos. Na mesma época, Nehemiah Grew, na
Inglaterra, e Marcelo Malpighi, na Itália, confirmaram e ampliaram essas
observações.
No século XX, com o surgimento dos microscópios eletrônicos,
descobriu-se que o interior da célula é ocupado por muitas e variadas
estruturas altamente especializadas, responsáveis pelas funções capazes de
manter a célula viva. As semelhanças observadas na estrutura básica das células
dos diferentes organismos sugeriam um padrão comum em sua organização, o que
reforçou as ideias de que os primeiros seres vivos eram de fato um unicelulares
e que os demais organismos evoluíram a partir deles.
Os primórdios da citologia
O microscópio do holandês Anton van Leeuwenhoek, era
constituído de uma placa de metal com um orifício onde se encaixava uma lente
de vidro. Microscópios como esses são ditos microscópios simples. Com eles, Leeuwenhoek
pôde ver hemácias e espermatozoides e, observando gotas de águam, descobriu,
por exemplo, algas, protozoários e bactérias.
Ainda no século XVII, na Inglaterra, o pesquisador Robert
Hooke construiu um microscópio conforme as descobertas e instruções dos Janssen,
isto é, um microscópio composto, formado por um tubo e duas lentes. Com ele Hooke
fez sua mais importante contribuição para a biologia. Investigando as
propriedades da cortiça, um tecido morto presente na casca de certas árvores, e
examinando sua estrutura ao microscópio, Hooke julgou que o aspecto poroso do
material se assemelhava a um favo de mel. Os compartimentos sextavados de um
favo de mel eram chamados cellulae.
Hooke comparou cada um dos compartimentos a pequenas “celas” e chamou-os de
células.
As descobertas feitas por esses dois microscopistas
estimularam outras pessoas a construir microscópios e fazer observações.
A teoria celular
Matthias Schleiden, com base em observações de cortes de
plantas ao microscópio, ele formulou um conceito novo a respeito desses
organismos, segundo o qual as plantas eram constituídas por unidades muito
pequenas -as células- e seu crescimento seria o resultado da formação de novas
células.
A contribuição de Theodor
Schwann,mais importante para a biologia, veio de seu encontro com Schleiden,
entre 1837 e 1838, com quem discutiu as semelhanças entre o núcleo das células
animais e vegetais. Schwann estava convencido de que os animais, assim como as
plantas estudadas por Schleiden, eram todos formados por células.
Anos mais tardes, Rudolf Virchow, de nacionalidade alemã,
concluiu que as doenças, assim como a própria vida, ocorriam no nível da
célula. Virchow concluiu também que todas as células se originavam de outras
células preexistentes e resumiu sua conclusão em uma frase em latin que se tornou
famosa no meio científico: Omnis cellula e cellula, que signififca “toda célula
vem de outra célula”. Seus estudos contribuíram para consolidar o que ficou
conhecido como teoria celular.
Mais tarde, em 1935, quando o estadunidense Wendell Stanley
conseguiu isolar os vírus e observa-los ao microscópio, descobriu-se uma
exceção em relação a esse tipo de organização: os vírus são considerados
acelulares.
Observações ao microscópio
Embora as células já fossem desde o século XVII, foi durante
o século XIX que alguns dos maiores avanços no conhecimento sobre a organização
celular foram alcançados. Isso se deveu principalmente ao desenvolvimento de
técnicas de observação que permitiram a visualização de detalhes ate então desconhecidos.
Para serem observadas ao microscópio de luz, as células
podem estar vivas ou não. Quando estão vivas, a observação é chamada de exame a
fresco e permite observar a locomoção de organismos unicelulares. Mas, co mo as
estruturas celulares em geral não apresentam cor, o exame a fresco não revela
muitos detalhes. As melhores e mais detalhadas observações são feitas com
material corado. O uso de corantes, porem, frequentemente mata as células.
Portanto, é preciso que o material seja previamente preparado a fim de
preservar melhor suas características. A preparação ocorre em duas etapas.
Fixação: consiste em matar a célula usando um liquido
fixador, como o álcool etílico, o formol, o acido acético e outros, de maneira
a preservar ao Maximo suas propriedades.
Coloração: trata-se de aplicar um ou mais corantes a fim de
tornar mais evidentes determinadas partes da célula. Para ser observada,
entretanto, a célula deve ser atravessada pela luz. Por tanto, a coloração deve
preservar ao Maximo a transparência do material. Existem diversos tipos de
corantes, cada um apropriado para evidenciar determinadas estruturas celulares.
Para garantir a transparência do material a ser observado,
ele deve ser cortado em fatias muito finas, que são colocadas sobre uma lamina
de vidro e cobertas com uma lamínula. Amostras líquidas são espalhadas na
lamina, enquanto os outros materiais são esmagados.
Novas descobertas
As células apresentam inúmeras estruturas alem do núcleo,
espalhadas por todo o seu interior. Os citologistas rapidamente perceberam que
o interior das células era constituído pior um tipo de liquido de aspecto
viscoso, que foi chamado de citoplasma, que preenchia todo o interior da célula.
O aspecto do citoplasma podia variar de um tipo celular para outro, mas parecia
haver uma estrutura em seu interior, quase sempre esférica ou ovulada, que
ficava bastante evidente alguns processos de coloração. Em 1833, o pesquisador
escocês Robert Brown propôs a ideia de que essa estrutura seria parte
fundamental de todas as células, dando-lhe o nome de núcleo. A partir dessa
época, os biólogos passaram a aceitar que todas as células eram constituídas
por três partes fundamentais: a membrana, o citoplasma e o núcleo.
Microscópio de luz
O microscópio óptico composto, ou microscópio de luz, é
constituído basicamente por duas lentes ou dois conjuntos de lentes: a ocular,
que fica próximo do olho do observador, e a objetiva, próxima do objeto a ser
observado.
Nesse tipo de microscópio, a luz (vinda do ambiente ou de
uma lâmpada) precisa atravessar o material a ser observado, razão pela qual o
objeto não pode ser muito espesso e deve apresentar alguma transparência. Para
intensificar a luz que atravessa o objeto, existe um condensador, uma lente que
concentra os feixes de luz antes de chegarem ao objeto. É possível regular a
passagem da luz por meio do diafragma.
A objetiva produz uma imagem bastante aumentada do objeto.
As objetivas comumente encontradas em microscópios de luz tem aumentos de
10,40,100 vezes. A imagem produzida pela objetiva é então captada e ampliada
pela ocular antes de chegar ao observador. As oculares mais comuns aumentam a
imagem entre 5 e 20 vezes.
Algumas objetivas são preparadas para imersão em óleo ou água.
A imersão consiste em colocar uma gota de água ou de óleo sobre a lamínula de
vidro que recobre a amostra e encostar a objetiva no liquido, obtendo assim
aumentos ainda maiores. As objetivas para a imersão são construídas
especialmente para esse fim.
Resolução
Uma das características mais importantes de um microscópio é
o seu poder de resolução. Dele depende a capacidade de um microscópio de
mostrar detalhes com nitidez. A resolução pode ser entendida como a capacidade
de distinguir dois pontos muito próximos no campo visual, permitindo vê-los com
imagens distintas. O limite de resolução para um olho humano é de 0,1 mm, ou
seja, dois pontos que estejam a uma distancia menor que essa são vistos como um
único ponto. Os microscópios de luz têm um limite de resolução próximo de
0,0002 mm, o que permite ver as estruturas celulares de maior tamanho, como o
núcleo.
Aumento
O aumento final alcançado por um microscópio composto,
também chamado de aumento nominal, é resultado da multiplicação dos aumentos
proporcionados pela objetiva e pela ocular. Por exemplo, se um objeto é observado
com uma objetiva que aumenta 40 vezes, e a ocular amplia 20 vezes essa imagem,
o aumento nominal será de 800 vezes (20x40= 800). Em geral, os maiores aumentos
obtidos com microscópio de luz raramente ultrapassam 1500 vezes.
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| Microscópio de Luz |
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| Célula Bucal vista por um Microscópio de Luz |
Microscópio eletrônico
O surgimento do microscópio eletrônico representou, para a
biologia, uma revolução em relação a compreensão da estrutura e do
funcionamento da célula. Enquanto os microscópios de luz permitem aumentos
máximos de1500 vezes, o microscópio eletrônico supera facilmente a barreira de
100 mil vezes. Aumentos dessa ordem permitem ver detalhadamente a chamada ultraestrutura
interna da célula.
O microscópio eletrônico, desenvolvido no inicio dos anos
1930 pelos cientistas alemães Max Knoll e Ernst Ruska, utiliza feixe de
elétrons em vez de luz. Imãs direcionam os eletros ate uma tela fluorescente ou
um filme fotográfico para criar uma imagem, sempre em preto e branco. Para
destacar algumas estruturas, as imagens podem ser coloridas artificialmente.
Os microscópios desse tipo mais utilizados são o microscópio
eletrônico de transmissão e o microscópio eletrônico de varredura.
Microscópio eletrônico de transmissão (MET)
Nesse tipo de microscópio, o feixe de elétrons atravessa a
amostra. O material a ser observado deve estar preparado na forma de fatias
muito finas, entre 50 nm e 70 nm de espessura (1 nm, um nanômetro, corresponde
a um milionésimo de milímetro).
Como a composição química das diferentes estruturas da
célula varia muito, algumas regiões deixam passar os elétrons com facilidade,
enquanto outras áreas bloqueiam a maior parte do feixe. Os elétrons que
atravessam a estrutura observada atingem uma placa, na base do tubo, revestida
com um material fluorescente, isto é, um material capaz de emitir luz quando
atingido pelos elétrons. Produz-se, assim, uma imagem da amostra. Uma
superfície fotossensível (filme, papel fotográfico ou sensor digital) pode ser
colocada na base para a produção de uma imagem fotográfica (micrografia).
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| Microscópio Eletrônico de Transmissão |
Microscópio eletrônico de varredura (MEV)
Na década de 1950, foi desenvolvido o primeiro microscópio
eletrônico de varredura, que permite observar superfície dos objetos com grande
nitidez. As imagens, tridimensionais, são ricas em detalhes do relevo
superficial.
Seu funcionamento se da por meio de sensores que captam os
eletros refletidos pela superfície da amostra, que, para isso, deve ser capaz
de conduzir eletricidade. Por essa razão, as amostras devem ser preparadas em
câmera de vácuo, onde é pulverizada uma fina camada de metal (ouro ou tungstênio,
por exemplo).
O objeto não é visto diretamente; a corrente elétrica que
atinge os sensores é conduzida a um dispositivo de imagem, como um monitor de
TV, ou a um sistema digital de processamento computadorizado.
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| Microscópio Eletrônico de Varredura |
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