Biologia

Célula: estrutura, funções e 8 exercícios resolvidos

Toda célula tem membrana, citoplasma e material genético. Tabela das organelas, célula animal e vegetal comparadas, procarionte e eucarionte, 8 exercícios.

Recomendado para: 8º ano · 9º ano

A célula é a menor unidade capaz de viver por conta própria. Existem organismos formados por uma só célula, como as bactérias, e organismos com trilhões delas, como o ser humano — mas o esquema básico é sempre o mesmo: membrana plasmática, citoplasma e material genético. Tudo o que muda de um tipo de célula para outro é o que existe além dessas três partes.

A teoria celular, formulada entre 1838 e 1858 por Schleiden, Schwann e Virchow, resume isso em três afirmações: todo ser vivo é formado por células, a célula é a unidade funcional da vida e toda célula nasce de outra célula preexistente.

As três partes universais

ParteO que fazDetalhe importante
membrana plasmáticadelimita a célula e controla as trocasé seletivamente permeável: escolhe o que passa
citoplasmameio interno onde ocorrem as reaçõescontém o citosol e, nos eucariontes, as organelas
material genéticoguarda as instruções (DNA)nos eucariontes fica no núcleo; nos procariontes, solto no citoplasma

Se uma estrutura aparece em uma prova e não está nessa lista, ela é uma característica adicional — e é por ela que se identifica o tipo de célula.

Procarionte ou eucarionte

CaracterísticaProcarionteEucarionte
núcleo delimitado por membrananão (DNA no nucleoide)sim
organelas membranosasnãosim
ribossomossimsim
tamanho típico1-5 μm10-100 μm
parede celularquase sempre (peptidoglicano)só plantas, fungos e algas
exemplosbactérias, arqueiasprotistas, fungos, plantas, animais

A diferença decisiva não é a lista de peças, e sim a compartimentação: o eucarionte separa as funções em compartimentos, o procarionte faz tudo no mesmo espaço. Note que ribossomos e DNA estão presentes nos dois — trocar isso é o erro mais frequente da matéria.

As organelas e suas funções

OrganelaFunçãoOnde está
núcleoguarda o DNA e comanda a célulaeucariontes
ribossomossíntese de proteínastodas as células
retículo endoplasmático rugosoproteínas destinadas à exportaçãoeucariontes
retículo endoplasmático lisosíntese de lipídios, desintoxicaçãoeucariontes
complexo golgienseembala, endereça e exportaeucariontes
mitocôndriasrespiração celular, produção de ATPanimal e vegetal
lisossomosdigestão intracelularsobretudo animal
vacúoloarmazena água e sais, mantém o turgorgrande na vegetal
cloroplastosfotossíntesesó vegetal e algas
parede celularsustentação e proteçãovegetal, fungos, bactérias
centríolosorganizam a divisão celularanimal

Uma regra que resolve metade dos exercícios: a organela mais abundante em uma célula indica a atividade que ela mais exerce. Muitas mitocôndrias apontam gasto alto de energia; muito retículo rugoso aponta produção de proteínas para exportar.

Célula animal e célula vegetal

EstruturaAnimalVegetal
membrana plasmáticasimsim
núcleo, ribossomos, retículo, Golgisimsim
mitocôndriassimsim
parede celularnãosim (celulose)
cloroplastosnãosim
vacúolopequeno ou ausentegrande e central
centríolossimem geral ausentes
formavariável, arredondadafixa, poliédrica

A linha das mitocôndrias merece atenção: a célula vegetal tem cloroplastos e mitocôndrias. O cloroplasto produz glicose na presença de luz; a mitocôndria a consome para gerar ATP, de dia e de noite. Não são alternativas, são etapas complementares.

Ordens de grandeza

ObjetoTamanho aproximado
ribossomo0,00002 mm (20 nm)
vírus0,0001 mm (100 nm)
bactéria0,002 mm (2 μm)
célula animal0,02 mm (20 μm)
célula vegetal0,05 mm (50 μm)
limite do olho nu0,1 mm
óvulo humano0,12 mm

As conversões são sempre as mesmas: 1 mm = 1.000 μm e 1 μm = 1.000 nm. E o cálculo do microscópio também: tamanho real = tamanho na imagem : aumento. Com esses dois fatos se resolve qualquer exercício de escala, como os exercícios 3 e 4 mostram. Se a conversão entre unidades ainda trava, vale revisar a porcentagem e as proporções, que usam o mesmo raciocínio de razão.

Por que nenhuma célula é grande

Esse é o ponto que quase nunca aparece nos resumos, e é o que explica a existência de organismos multicelulares. Em uma célula esférica de raio r:

superfície S = 4πr², volume V = (4/3)πr³, portanto S/V = 3/r

O volume consome nutrientes e produz resíduos; a superfície faz as trocas. Só que o volume cresce com r³ e a superfície apenas com r².

RaioSuperfície/Volume
5 μm0,6 μm⁻¹
10 μm0,3 μm⁻¹
20 μm0,15 μm⁻¹
40 μm0,075 μm⁻¹

Dobrar o raio corta a razão pela metade. Passado certo tamanho, a membrana não consegue mais abastecer o interior — e a saída evolutiva foi fazer mais células, não células maiores. É por isso também que células com grande necessidade de troca, como as do intestino, aumentam a superfície com microvilosidades em vez de aumentar o volume. As fórmulas de superfície e volume da esfera vêm da mesma família da circunferência e da área do círculo.

Erros mais comuns

  • Dizer que o procarionte não tem ribossomos. Tem, e precisa deles: sem ribossomos não há proteínas. O que falta é o núcleo e as organelas membranosas.
  • Dizer que o procarionte não tem DNA. Tem DNA, só não guardado em um núcleo: fica no nucleoide, livre no citoplasma.
  • Achar que o cloroplasto substitui a mitocôndria. A célula vegetal tem os dois. À noite, sem luz, só a mitocôndria trabalha.
  • Atribuir parede celular à célula animal. A animal tem apenas membrana. Quem tem parede são plantas, fungos, algas e bactérias, com materiais diferentes em cada caso.
  • Confundir membrana e parede. A membrana é seletiva e viva; a parede é rígida, porosa e estrutural. A parede fica por fora da membrana.
  • Confundir μm e mm. Um fator 1.000 de diferença: 20 μm são 0,02 mm, não 20 mm.
  • Esquecer de dividir pelo aumento. Uma célula com 8 mm na imagem a 400× é real de 0,02 mm. Quem multiplica em vez de dividir obtém 3.200 mm, um resultado absurdo — e reconhecer o absurdo já é a verificação.

Nos oito exercícios abaixo a dificuldade cresce e nenhum se repete. Os dois primeiros identificam organelas e tipo de célula; o terceiro e o quarto trabalham escalas e o cálculo do microscópio; o quinto usa a razão superfície/volume; o sexto deduz a função da célula a partir das organelas; o sétimo trata da osmose em célula animal e vegetal; o oitavo separa procarionte de eucarionte estrutura por estrutura, e é onde mais gente escorrega. Depois dos exercícios, o passo seguinte natural é ver como o DNA do núcleo é transmitido: está na genética mendeliana.

Exercícios resolvidos

1. Identifique a organela responsável por cada função e diga se ela existe na célula animal, na vegetal ou em ambas: (a) produzir ATP; (b) realizar a fotossíntese; (c) digerir material celular; (d) sintetizar proteínas. base

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  1. (a) A produção de ATP pela respiração celular ocorre nas mitocôndrias. Existem nas duas, animal e vegetal: a planta também respira.
  2. (b) A fotossíntese ocorre nos cloroplastos, que só existem na célula vegetal (e em algas).
  3. (c) A digestão intracelular é feita pelos lisossomos, típicos da célula animal e raros ou ausentes na vegetal, onde o vacúolo assume parte dessa função.
  4. (d) A síntese de proteínas é feita pelos ribossomos, presentes em ambas — e também nos procariontes.
  5. Regra de leitura: quem tem 'foto' na função pede cloroplasto; quem tem 'digestão' pede lisossomo; quem fala de energia pede mitocôndria.

Resposta: (a) mitocôndrias, ambas; (b) cloroplastos, só vegetal; (c) lisossomos, sobretudo animal; (d) ribossomos, ambas.

2. Uma célula observada ao microscópio apresenta: núcleo delimitado por membrana, mitocôndrias, parede celular, cloroplastos e um grande vacúolo central. É animal ou vegetal? É procarionte ou eucarionte? Justifique cada resposta. base

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  1. Procuro primeiro o núcleo: há um núcleo delimitado por membrana, portanto a célula é eucarionte.
  2. Procariontes não têm núcleo organizado nem organelas membranosas como mitocôndrias, logo essa possibilidade está descartada.
  3. Parede celular, cloroplastos e grande vacúolo central formam o trio exclusivo da célula vegetal.
  4. A presença de mitocôndrias não contradiz nada: a célula vegetal tem cloroplastos E mitocôndrias.
  5. Conferência: se fosse animal, faltariam parede e cloroplastos e o vacúolo seria pequeno.

Resposta: É uma célula vegetal e eucarionte. Bastam parede celular e cloroplastos para decidir; o núcleo membranoso garante que é eucarionte.

3. Uma bactéria mede cerca de 2 μm e uma célula animal cerca de 20 μm. Quantas vezes a célula animal é maior? Expresse os dois tamanhos em milímetros. base

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  1. Comparo os dois valores dividindo: 20 μm : 2 μm = 10.
  2. A célula animal é 10 vezes maior em comprimento.
  3. Para converter, 1 mm = 1.000 μm, então divido por 1.000.
  4. Bactéria: 2 : 1.000 = 0,002 mm.
  5. Célula animal: 20 : 1.000 = 0,02 mm.
  6. Nenhuma das duas é visível a olho nu, que distingue no máximo cerca de 0,1 mm.

Resposta: 10 vezes maior. A bactéria mede 0,002 mm e a célula animal 0,02 mm.

4. Ao microscópio com aumento de 400×, uma célula aparece com 8 mm de diâmetro na imagem. Qual é o seu diâmetro real em micrômetros? base

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  1. O aumento relaciona imagem e objeto: tamanho da imagem = tamanho real × aumento.
  2. Isolo o tamanho real: real = imagem : aumento.
  3. Substituo: 8 mm : 400 = 0,02 mm.
  4. Converto para micrômetros multiplicando por 1.000: 0,02 × 1.000 = 20 μm.
  5. Conferência: 20 μm × 400 = 8.000 μm = 8 mm. Fecha.

Resposta: O diâmetro real é 0,02 mm, ou seja 20 μm — o tamanho típico de uma célula animal.

5. Considere duas células esféricas, uma com raio de 10 μm e outra com raio de 20 μm. Calcule a razão superfície/volume de cada uma e explique por que as células não crescem indefinidamente. intermedio

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  1. Para a esfera, a superfície é S = 4πr² e o volume é V = (4/3)πr³.
  2. Divido uma pela outra: S/V = 4πr² : (4/3)πr³. Os fatores 4 e π se cancelam.
  3. Resulta a fórmula simples S/V = 3/r.
  4. Célula pequena: S/V = 3 : 10 = 0,3 por μm.
  5. Célula grande: S/V = 3 : 20 = 0,15 por μm.
  6. Dobrar o raio reduz a razão à metade: 0,3 : 0,15 = 2.
  7. Interpretação: o volume (que consome) cresce com r³, enquanto a membrana (que faz as trocas) cresce só com r². Passado certo tamanho, a superfície não dá conta de abastecer o interior.

Resposta: 0,3 μm⁻¹ e 0,15 μm⁻¹. Dobrando o raio, a razão superfície/volume cai à metade: é esse limite geométrico que mantém as células pequenas e faz um organismo grande ter muitas células, não células maiores.

6. Uma célula muscular tem muitas mitocôndrias. Uma célula do pâncreas que produz enzimas digestivas tem retículo endoplasmático rugoso muito desenvolvido. Explique o que a quantidade de cada organela revela sobre a função da célula. intermedio

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  1. Parto da função de cada organela, não do nome da célula.
  2. A mitocôndria produz ATP, a moeda energética da célula.
  3. A célula muscular contrai, e contrair custa muito ATP: por isso acumula mitocôndrias.
  4. O retículo endoplasmático rugoso tem ribossomos aderidos e sintetiza proteínas destinadas à exportação.
  5. As enzimas digestivas são proteínas exportadas, então a célula do pâncreas precisa de muito retículo rugoso e de um complexo golgiense grande para embalá-las.
  6. Regra geral: a organela mais abundante aponta a atividade dominante da célula.

Resposta: A abundância de uma organela revela a função dominante: muitas mitocôndrias indicam alto gasto de energia (músculo), muito retículo rugoso indica produção e exportação de proteínas (pâncreas).

7. Uma célula animal e uma célula vegetal são colocadas em uma solução muito salgada (hipertônica). Em que direção a água se move e o que acontece com cada célula? E se a solução fosse água destilada? avanzato

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  1. Na osmose, a água atravessa a membrana do meio menos concentrado em soluto para o mais concentrado.
  2. Em solução hipertônica o exterior está mais concentrado, então a água sai da célula.
  3. A célula animal perde volume e enruga, porque não tem nada que sustente sua forma.
  4. A célula vegetal também perde água: o conteúdo se retrai e se separa da parede, fenômeno chamado plasmólise. A parede continua de pé, por isso a planta murcha em vez de desaparecer.
  5. Em água destilada a situação se inverte: o exterior é hipotônico e a água entra.
  6. A célula animal incha e pode romper, porque só a membrana a contém.
  7. A célula vegetal também incha, mas a parede resiste e a pressão interna (turgor) estabiliza a célula. É o turgor que mantém a folha firme.
  8. Conclusão: a diferença de comportamento não está na membrana, que é igual nas duas, e sim na parede celular.

Resposta: Em solução hipertônica a água sai: a célula animal enruga, a vegetal sofre plasmólise. Em água destilada a água entra: a célula animal pode romper, a vegetal fica túrgida e a parede a protege.

8. Classifique cada estrutura como presente apenas em procariontes, apenas em eucariontes ou em ambos: (a) ribossomos; (b) núcleo delimitado por membrana; (c) DNA; (d) mitocôndrias; (e) membrana plasmática; (f) parede celular. avanzato

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  1. (a) Ribossomos: em ambos. Toda célula produz proteínas, então nenhuma dispensa ribossomos. É o erro mais comum desta lista.
  2. (b) Núcleo delimitado por membrana: apenas nos eucariontes. No procarionte o DNA fica livre no citoplasma, em uma região chamada nucleoide.
  3. (c) DNA: em ambos. O que muda não é a presença do DNA, mas o fato de estar ou não dentro de um envoltório.
  4. (d) Mitocôndrias: apenas nos eucariontes. O procarionte respira, mas usa a própria membrana, sem organela dedicada.
  5. (e) Membrana plasmática: em ambos. É uma das três estruturas universais de qualquer célula.
  6. (f) Parede celular: em ambos, mas de composição diferente — peptidoglicano nas bactérias, celulose nas plantas. Note que a célula animal não tem parede.
  7. Conferência: quatro das seis estruturas são comuns aos dois tipos. A diferença decisiva é a compartimentação, não a lista de peças.

Resposta: Ambos: ribossomos, DNA, membrana plasmática e parede celular (com composições diferentes). Apenas eucariontes: núcleo delimitado por membrana e mitocôndrias.

Perguntas frequentes

Quais são as partes que toda célula tem?

Três: a membrana plasmática, que delimita a célula e controla o que entra e sai; o citoplasma, o meio interno onde as reações acontecem; e o material genético, o DNA que guarda as instruções. Toda célula viva conhecida tem essas três partes — o que varia é se o DNA fica dentro de um núcleo e se existem organelas membranosas.

Qual a diferença entre célula animal e célula vegetal?

A célula vegetal tem três estruturas que a animal não tem: parede celular de celulose, cloroplastos para a fotossíntese e um grande vacúolo central. A animal tem centríolos e lisossomos bem desenvolvidos. Tudo o mais é comum às duas, inclusive as mitocôndrias: a célula vegetal tem cloroplastos e mitocôndrias ao mesmo tempo.

Qual a diferença entre procarionte e eucarionte?

No procarionte (bactérias e arqueias) o DNA fica livre no citoplasma, sem núcleo delimitado por membrana, e não existem organelas membranosas. No eucarionte (protistas, fungos, plantas e animais) o DNA fica dentro de um núcleo e a célula é dividida em compartimentos: mitocôndrias, retículo, complexo golgiense. Ribossomos, DNA e membrana plasmática existem nos dois.

Para que serve cada organela?

Núcleo: guarda o DNA e comanda a célula. Ribossomos: sintetizam proteínas. Retículo rugoso: proteínas para exportação; retículo liso: lipídios. Complexo golgiense: embala e distribui. Mitocôndria: produz ATP. Lisossomo: digere. Vacúolo: armazena e mantém o turgor. Cloroplasto: faz a fotossíntese.

Por que as células são tão pequenas?

Por causa da razão superfície/volume. Em uma célula esférica ela vale 3/r: quanto maior o raio, menor a superfície disponível por unidade de volume. O volume que consome nutrientes cresce com r³, mas a membrana que faz as trocas só cresce com r². Passado certo tamanho a membrana não abastece o interior, então crescer significa fazer mais células, não células maiores.