A biologia celular é o estudo da estrutura, função e comportamento das células. Todos os organismos vivos são compostos por células, que podem ser amplamente divididas em procariontes (bactérias e arqueias) e eucariontes (protistas, fungos, plantas e animais).
Estrutura da Célula Procariótica
O nucleoide é uma região dentro do citoplasma contendo um único cromossomo circular (dsDNA) superenrolado por topoisomerases; diferentemente dos eucariontes, não há membrana nuclear. Os ribossomos são 70S (subunidades 50S + 30S) compostos de rRNA e proteínas, responsáveis pela síntese proteica, e seu tamanho 70S os distingue dos ribossomos eucarióticos 80S. A membrana citoplasmática é uma bicamada fosfolipídica com proteínas incorporadas que funciona como barreira de permeabilidade seletiva, local de transporte de elétrons e síntese de ATP (fosforilação oxidativa) e aparelho de secreção. A parede celular é uma camada de peptidoglicano (Gram-positiva ou Gram-negativa) que mantém a forma celular e resiste à pressão osmótica. Flagelos fornecem motilidade via um motor rotatório, enquanto pilus (fímbrias) medeiam a adesão a superfícies e outras células.
Estrutura da Célula Eucariótica
A membrana plasmática é uma bicamada fosfolipídica com colesterol (ausente em procariontes) contendo proteínas incorporadas para transporte, sinalização e reconhecimento célula-célula; o modelo do mosaico fluido descreve sua natureza dinâmica. O núcleo é envolvido por uma dupla membrana nuclear (envelope) com poros nucleares regulando o tráfego molecular e contém cromatina (DNA + histonas), o nucléolo (síntese de rRNA) e nucleoplasma.
Sistema Endomembranar
O retículo endoplasmático existe em duas formas: RE rugoso (revestido de ribossomos) para síntese e enovelamento de proteínas, e RE liso para síntese de lipídios, metabolismo de carboidratos e armazenamento de cálcio. O aparelho de Golgi é uma pilha de cisternas achatadas que modifica, classifica e empacota proteínas para secreção (constitutiva ou regulada) ou entrega a outras organelas. Lisossomos são vesículas ligadas à membrana contendo enzimas hidrolíticas (hidrolases ácidas, pH ótimo ~5) para degradação de macromoléculas, patógenos e organelas danificadas via autofagia.
Organelas Produtoras de Energia
As mitocôndrias são organelas de dupla membrana com a membrana interna dobrada em cristas; são o local da fosforilação oxidativa, gerando ATP através da cadeia de transporte de elétrons e acoplamento quimiosmótico. Contêm seu próprio DNA circular (mtDNA) e ribossomos 70S, evidência de sua origem endossimbiótica. Cloroplastos (em algas e plantas) são também organelas de dupla membrana com pilhas de tilacoides (grana) para fotossíntese e contêm seu próprio DNA e ribossomos.
Citoesqueleto
Microfilamentos (actina) têm 7 nm de diâmetro, envolvidos no movimento celular, citocinese e manutenção da forma celular, polimerizando a partir de monômeros de actina-ATP. Microtúbulos são tubos ocos de 25 nm de diâmetro compostos de dímeros de α/β-tubulina que formam o fuso mitótico, cílios e flagelos (arranjo 9+2), e servem como trilhos para transporte intracelular via motores cinesina e dineína. Filamentos intermediários têm 10 nm de diâmetro e compreendem proteínas diversas (queratina, vimentina, lamina) fornecendo resistência mecânica e suporte estrutural nuclear.
Divisão Celular
A mitose é a divisão nuclear que produz duas células-filhas geneticamente idênticas (prófase, metáfase, anáfase, telófase) e é usada para crescimento e reparo tecidual. A meiose envolve duas rodadas de divisão (meiose I e II) produzindo quatro gametas haploides não idênticos com variação genética de crossing over e segregação independente. A citocinese é a divisão do citoplasma, realizada por um anel contrátil de actina-miosina em células animais ou por uma placa celular em células vegetais.
