Métodos de estudo da célula
As células são estruturas muito pequenas e normalmente invisíveis a olho nu. Assim, ao contrário de outras ciências biológicas, como a Zoologia e a Botânica, a Citologia (estudo da célula) apenas se desenvolveu após a invenção de métodos e instrumentos que permitiram ampliar os limites da percepção humana. Para entender a organização da célula, é preciso compreender os métodos utilizados para gerar conhecimento sobre as dimensões microscópicas.
Microscopia óptica
O aperfeiçoamento das técnicas de produção de vidro permitiu o desenvolvimento de um material de grande transparência e com poucas impurezas. Essa foi a base para a criação de lentes com qualidade óptica. Os primeiros registros de óculos com lentes corretivas, desenvolvidas por artesãos de Veneza, são do século XIII. O primeiro aparelho para ampliação de imagens com lentes associadas foi oficialmente apresentado perante a Academia dos Linces, em Roma, por Galileu Galilei, e foi por ele chamado occhialino (lê-se “oquialino”, que significa “pequeno óculo”).
No entanto, foi batizado como microscópio apenas em 1625, por essa mesma academia científica. O nome foi criado por Johannes Faber (1574-1629), médico e botânico alemão radicado em Roma e colega de Galileu naquela academia, a partir da combinação de dois radicais gregos: mícron (“pequeno”) e skopein (“olhar para”).
O pequeno occhialino (figura 5.2) já tinha as características básicas dos microscópios ópticos atuais, que conjugam uma lente objetiva e uma lente ocular. Um primeiro aperfeiçoamento viria a ser feito levando em consideração a necessidade de luz. Na segunda metade do século XVII, o cientista inglês Robert Hooke (1635-1703) aperfeiçoou o aparelho acoplando um conjunto óptico.
Os microscópios que utilizam luz para a visualização de pequenos objetos são chamados microscópios ópticos, ou simplesmente microscópios de luz. Eles foram desenvolvidos e aperfeiçoados ao longo de muitos anos, com a invenção de novas lentes e a utilização de diferentes fontes de luz. Basicamente, os microscópios ópticos são compostos das seguintes partes:
Fonte de luz \(\rightarrow\) Condensador de luz \(\rightarrow\) MATERIAL \(\rightarrow\) Lentes objetivas \(\rightarrow\) Lente ocular
Os modernos microscópios ópticos possuem marcações na ocular e nas objetivas indicando o aumento promovido por cada lente. O aumento final da imagem é calculado multiplicando-se o índice da ocular pelo índice da objetiva utilizada. Por exemplo, se o aumento da ocular for de 5 vezes e o da objetiva, de 12 vezes, o aumento final será de 60 vezes (5 × 12 = 60).
O material a ser observado é preparado previamente e cortado em um aparelho denominado micrótomo em camadas finas, chamadas secções, as quais são dispostas sobre uma lâmina transparente. Em seguida, manipula-se o microscópio para aproximar a objetiva da lâmina e focalizar o material.
do objeto (objetiva) e uma próxima do olho (ocular).
Quanto mais fina a secção do material preparado, maior a transparência dele e menor a quantidade de camadas de células sobrepostas. Diversos corantes são utilizados para visualizar melhor o interior das estruturas microscópicas, o que cria contrastes e permite distinguir as partes focalizadas. Por isso, as informações de fotografias tiradas com microscópios ópticos geralmente incluem alguma explicação sobre o método de coloração utilizado.
Imagens obtidas ao microscópio óptico permitem observar estruturas com tamanhos de milésimos de milímetro (a unidade é o micrômetro; \(1 \mu \mathrm{m}=1,0 \times 10^{-6} \mathrm{~m}\)) ou mesmo menores, de algumas centenas de milionésimos de milímetro (a unidade é o nanômetro; \(1 \mathrm{~nm}=1,0 \times 10^{-9} \mathrm{~m}\)). Na microscopia óptica são produzidas fatias de espessura que normalmente variam entre \(3 \mu \mathrm{m}\) e \(7 \mu \mathrm{m}\). O passo seguinte é montar as secções em lâminas de vidro, corá-las e observá-las ao microscópio.
O material seccionado é suficientemente fino para que a luz o atravesse, e o uso de corantes permite aumentar o contraste entre as estruturas microscópicas.
Observe, na figura abaixo, uma imagem típica obtida ao microscópio óptico.
Uma fina camada de músculo estriado foi cortada transversalmente, e o tecido foi corado com hematoxilina e eosina, dois corantes usados desde o século XIX. A maior secção apresenta uma célula com \(100 \mu \mathrm{m}\) de largura. Os corantes utilizados evidenciam estruturas celulares distintas. Observe os núcleos, que aparecem em destaque na borda das células. Por possuírem ácidos nucleicos, os núcleos são intensamente coloridos pela hematoxilina. Já o citoplasma da célula, rico em proteínas (em especial no caso de células musculares), adquire o colorido intenso da eosina.
Os microscópios ópticos modernos combinam diferentes fontes de luz com lentes de boa qualidade, o que possibilita distorções mínimas do material observado. A partir de meados da década de 1980, foram desenvolvidos microscópios ópticos com sofisticações que permitem, por exemplo, a observação de blocos espessos de material, os quais podem receber corantes que se tornam f luorescentes quando iluminados com laser. É a chamada microscopia confocal a laser, uma sofisticação do microscópio de luz.
Mesmo assim, a capacidade de amplificação desses microscópios é limitada a cerca de 2 800 vezes, o que permite perceber detalhes de até 200 nanômetros (que correspondem a \(0,02 \mu \mathrm{m}\)).
Em 2008 foi apresentado um novo microscópio óptico, que aumenta em duas vezes o limite de amplificação e permite observar estruturas vivas em detalhe, em aumentos de até 100 nanômetros. É o chamado Microscópio Tridimensional de Iluminação Estruturada (em inglês, a sigla é 3D-SIM, abreviação de Three-Dimensional Structured Illumination Microscopy).
Referências:
Bizzo, Nélio Novas bases da biologia / Nélio Bizzo. – 2. ed. – São Paulo : Ática, 2013. Conteúdo : v. 1 Células, organismos e populações – v. 2 Biodiversidade – v.3 Corpo humano, genes e ambiente
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