As organelas celulares são como

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As organelas celulares são como pequenos órgãos que realizam as atividades celulares essenciais para as células.
São estruturas compostas pelas membranas internas, com formas e funções diferentes, sendo as principais: os retículos endoplasmáticos lisos e rugosos, o aparelho de Golgi e as mitocôndrias. Nas células vegetais há também organelas específicas os cloroplastos.
As Organelas e suas Funções
Organelas da célula animal.
Uma característica importante das organelas é que são compostas por membranas internas (leia mais sobre elas no final) que lhe conferem formas e funções específicas.
Compare nas figuras a seguir a estrutura típica de uma célula animal (azul) e de uma célula vegetal (verde), observe que os plastos da célula vegetal não são encontradas na célula animal, assim como possuem grandes vacúolos.
Mitocôndrias
São organelas compostas por membrana dupla, sendo uma externa e uma interna que apresenta muitas dobras, as chamadas cristas mitocondriais.
As mitocôndrias são organelas especiais, com capacidade de se reproduzir, uma vez que contem moléculas de DNA circular, tal como as bactérias.
Sua função é realizar a respiração celular, que produz a maior parte da energiautilizada nas funções vitais. A primeira etapa acontece no citosol da célula e as duas últimas: o ciclo de Krebs e a fosforilação oxidativa, ocorrem nas suas membranas internas
. As mitocôndrias são organelas complexas presentes apenas em células eucarióticas.
A sua função é produzir a maior parte da energia das células, através do processo chamado de respiração celular.
O tamanho, a forma, a quantidade e a distribuição das mitocôndrias variam de acordo com o tipo de célula. Elas ainda possuem o seu próprio material genético.
Estrutura da mitocôndria
Representação do esquema da mitocôndria
As mitocôndrias são formadas por duas membranas lipoproteicas, sendo uma externa e outra interna:
Membrana externa: semelhante a de outras organelas, lisa e composta de lipídeos e proteínas chamadas deporinas, que controlam a entrada de moléculas, permitindo a passagem de algumas relativamente grandes.
Membrana interna:é menos permeável e apresenta numerosas dobras, chamadas de cristas mitocondriais.
As cristas mitocondriais se projetam para a parte interna da mitocôndria, um espaço central chamado matriz mitocondrial, que é preenchida por uma substância viscosa onde estão enzimas respiratórias que participam do processo de produção de energia.
Na matriz são encontrados os ribossomos, organelas que produzem proteínas necessárias à mitocôndria. Eles são diferentes daqueles encontrados no citoplasma celular e mais parecidos com o das bactérias. Outra característica comum a bactérias e mitocôndrias é a presença de moléculas circulares de DNA.
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Respiração Celular
Esquema da Respiração Celular
A respiração celular é um processo de oxidação de moléculas orgânicas, tais como ácidos graxos e glicídeos, em especial a glicose, que é a principal fonte de energia utilizada pelos organismos heterotróficos.
A glicose é proveniente da alimentação (sendo produzida pelos organismos autotróficos através da fotossíntese) e convertida em gás carbônico e água, produzindo moléculas de ATP(adenosina trifosfato), as quais são usadas em diversas atividades celulares.
Esse modo de produção de energia é muito eficiente, pois se tem um saldo de 38 ATP, por cada molécula de glicose, ao fim do processo.
VEJA TAMBÉM: Metabolismo Energético
A degradação da glicose envolve diversas moléculas, enzimas e íons e acontece em 3 etapas: Glicólise, Ciclo de Krebs e Fosforilação Oxidativa. As duas últimas fases são as que mais produzem energia e ocorrem na mitocôndria, enquanto a glicólise acontece no citoplasma.
A equação química geral do processo é representada da seguinte forma:
C6H12O6 + 6 O2 ⇒ 6 CO2 + 6 H2O + Energia
VEJA TAMBÉM: Metabolismo Celular
Como surgiram as mitocôndrias?
As mitocôndrias possuem características bioquímicas e moleculares semelhantes às bactérias, como a presença de DNA circular e ribossomos. Por esse motivo, os cientistas acreditam que a sua origem esteja relacionada com seres procarióticos ancestrais.
Segundo a Teoria Endossimbiótica ou Endossimbiogênese, organismos procariotas antigos teriam se hospedado com sucesso dentro das células eucariotas de organismos primitivos, evoluindo para as atuais mitocôndrias.
O mesmo teria acontecido com os cloroplastos, que se assemelham às mitocôndrias pela presença de membrana dupla e sua capacidade de autoduplicação.
Curiosidades
A palavra mitocôndria deriva do grego, mitos (linha/fio) + chondros (grânulo/grão).
As mitocôndrias são esféricas ou alongadas e possuem dimensões aproximadas de 0,5 a 1 µm de diâmetro. Elas podem representar até 20 % do volume celular total.
O DNA das mitocôndrias é de origem exclusivamente materna.
As mitocôndrias também estão relacionadas com o processo de morte celular por apoptose.
Retículo Endoplasmático
São organelas cujas membranas se dobram formando sacos achatados. Existem 2 tiposde retículo endoplasmático, o liso e o rugoso, esse último possui grânulos associados à sua membrana, os ribossomos, o que lhe confere aparência rugosa e por isso o nome.
Além disso sua membrana é contínua com a membrana externa do núcleo, o facilita a comunicação entre eles.
O retículo endoplasmático liso (REL) não tem ribossomos associados e por isso tem aparência lisa, é responsável pela produção de lipídios que irão compor as membranas celulares.
A função principal do retículo endoplasmático rugoso (RER) é realizar a síntese proteica, além de participar do seu dobramento e transporte até outras partes da célula.
O retículo endoplasmático é uma organela que está relacionada com a síntese de moléculas orgânicas. Existem 2 tipos de retículo: o liso e o rugoso, que tem formas e funções diferentes.
O rugoso é associado aos ribossomos e à síntese de proteínas, enquanto o liso produz os lipídios. Os retículos são estruturas membranosascompostas de sacos achatados e localizados no citosol da célula.
Representação do retículo endoplasmático liso e rugoso. Observe os ribossomos no rugoso e a ligação com o núcleo celular.
Retículo Endoplasmático Rugoso (RER)
O retículo endoplasmático, quando associado aos ribossomos adquire uma aparência áspera, motivo pelo qual é chamado de rugoso ou granuloso. Está localizado no citoplasma, próximo ao núcleo, sendo a sua membrana uma continuação da membrana nuclear externa.
Funções do RER
A proximidade com o núcleo torna a síntese de proteínas mais eficiente, uma vez que o RER pode enviar rapidamente um sinal para o núcleo iniciar o processo de transcrição do DNA, e ainda quando há proteínas deformadas ou desdobradas (inativas), há um sinal específico para melhorar o processo, caso contrário, será sinalizado que a célula deve ser encaminhada para uma morte programada (apoptose).
Retículo Endoplasmático Liso (REL)
O Retículo endoplasmático liso não possui ribossomos ligados à sua membrana e por isso parece liso.
Funções do REL
A sua função é,basicamente, participar da produção de moléculas de lipídios, em especial fosfolipídios que irão compor a membrana das células. No entanto, dependendo do tipo de célula em que se encontra, o REL terá funções diferentes. Assim, por exemplo, ele pode estar mais envolvido na produção dos hormônios esteroides a partir do colesterol​, ou com a regulação dos níveis de cálcio no citoplasma de células musculares estriadas.
Síntese Proteica
Por: Michelle Duarte / Professora de Ciências Naturais e Biologia
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A síntese proteica é o mecanismo de produção de proteínasdeterminado pelo DNA, que acontece em duas fases chamadas transcrição e tradução.
O processo acontece no citoplasma das células e envolve ainda RNA, ribossomos, enzimas específicas e aminoácidos que formarão a sequência da proteína a ser formada.
Etapas da expressão gênica ou genética.
Em resumo, o DNA é "transcrito" pelo RNA mensageiro (RNAm) e depois a informaçãoé "traduzida" pelos ribossomos (compostos RNA ribossômico e moléculas de proteínas) e pelo RNA transportador (RNAt), que transporta os aminoácidos, cuja sequência determinará a proteína a ser formada.
Expressão Gênica
As etapas do processo de síntese das proteínas é regulado pelos genes. Expressão gênica é o nome do processo pelo qual a informação contida nos genes (a sequência do DNA) gera produtos gênicos, que são as moléculas de RNA (na etapa de transcrição gênica) e as proteínas (na etapa de tradução gênica).
Transcrição Gênica
Nessa primeira fase a molécula de DNA se abre, e os códigos presentes no gene são transcritos para a molécula de RNA. A enzima polimerase do RNA se liga a uma das extremidades do gene, separando as fitas de DNA e os ribonucleotídeos livres se emparelham com a fita de DNA que serve de molde.
A sequência das bases nitrogenadas do RNA seguem exatamente a sequência de bases do DNA, segundo a seguinte regra: U com A (Uracila-RNA e Adenina-DNA), A com T (Adenina-RNA e Timina-DNA), C com G (Citosina-RNA e Guanina-DNA) e G com C (Guanina-RNA e Citosina-DNA).
O que determina o início e o fim do gene que será transcrito são sequências específicas de nucleotídios, o início é a região promotora do gene e o fim é a região terminal. A polimerase do RNA se encaixa na região promotora do gene e vai até a região terminal.
Tradução Gênica
A cadeia polipeptídica é formada pela união de aminoácidos segundo a sequência de nucleotídeos do RNAm. Essa sequência do RNAm, denominada códon, é determinada pela sequência de bases da fita do DNA que serviu de molde. Desse modo, a síntese de proteínas é a tradução da informação contida no gene, por isso se chama tradução gênica.
Código Genético: Códons e Aminoácidos
Existe uma correspondência entre a sequência de bases nitrogenadas, que compõem o códon do RNAm, e os aminoácidos a ele associados que se denomina código genético. A combinação de trincas de bases formam 64 códons diferentes aos quais correspondem 20 tipos de aminoácidos que comporão as proteínas.
Veja na figura a seguir o círculo do código genético, que deve ser lido do meio para fora, assim por exemplo: o códon AAA está associado ao aminoácido lisina (Lys), GGU é glicina (Gly) e UUC é fenilalanina (Phe).
Círculo do Código Genético. O códon AUG, associado ao aminoácido Metionina é de iniciação e os códons UAA, UAG e UGA sem aminoácidos associados, são de parada.
Diz-se do código genético que é "degenerado" porque muitos dos aminoácidos podem ser codificados pelo mesmo códon, como a serina (Ser) associada aos códons UCU,UCC,UCA e UCG. Há no entanto o aminoácido Metionina associado a apenas um códon AUG, que sinaliza o início da tradução, e 3 códons de parada(UAA, UAG e UGA) não associados a nenhum aminoácido, que sinalizam o fim da síntese proteica.
Formação da Cadeia Polipeptídica
Representação esquemática da associação entre o ribossomo, o RNAt e o RNAm, para a formação da proteína.
A síntese da proteína começa com a associação entre um RNAt, um ribossomo e um RNAm. Cada RNAt transporta um aminoácido cuja sequência de bases, chamada anticódon, corresponde ao códon do RNAm.
O RNAt trazendo uma metionina, orientado pelo ribossomo, se liga ao RNAm onde se encontra o códon (AUG) correspondente dando início ao processo. Em seguida se desliga e outro RNAt se liga trazendo outro aminoácido.
Essa operação é repetida várias vezes formando a cadeia polipeptídica, cuja sequência de aminoácidos é determinada pelo RNAm. Quando enfim o ribossomo chega a região do RNAm onde há um códon de parada, é determinado o fim do processo.
Quem participa da Síntese?
Comparação entre uma moléculas de DNA (fita dupla) e uma de RNA (fita simples).
DNA: Os genes são partes específicas da molécula de DNA, que possuem códigos que serão transcritos para o RNA. Cada gene determina a produção de uma molécula específica de RNA. Nem toda molécula de DNA contém genes,há algumas que não tem as informações para a transcrição gênica, são DNA não-codificante, e sua função não é bem conhecida.
RNA: As moléculas de RNA são produzidas a partir de um molde de DNA. O DNA é uma fita dupla, sendo que apenas uma delas é usada para a transcrição do RNA. No processo de transcrição participa a enzima polimerase do RNA. São produzidos 3 tipos diferentes, cada qual com função específica: RNAm - RNA mensageiro, RNAt - RNA transportador e RNAr - RNA ribossômico.
Ribossomos: São estruturas presentes nas células eucarióticas e procarióticas, cuja função é sintetizar proteínas. Não são organelas pois não possuem membranas, são espécies de grânulos, cuja estrutura é composta da molécula de RNA ribossômico dobrado, associado a proteínas. São formados por 2 subunidades e se localizam no citoplasma, livres ou associados ao retículo endoplasmático rugoso.
Aparelho de Golgi
Também chamado complexo de Golgi ou ainda complexo golgiense, é composto de discos achatados empilhados, formando espécies de bolsas membranosas.
Suas funções são modificar, armazenar e exportar proteínas sintetizadas no RER. Algumas dessas proteínas são glicosiladas, ou seja, sofrem reação de adição de um açúcar no RE e no golgi o processo é completado, caso contrário, essas proteínas podem se tornar inativas.
Além disso, o aparelho de Golgi produz vesículas que brotam e se soltam originando os lisossomos primários. No momento em que esses lisossomos primários se fundem aos endossomas formam vacúolos digestórios ou lisossomos secundários.
Lisossomos
Os lisossomos são envolvidos apenas pela bicamada lipídica e no seu interior há enzimas digestivas. Sua função é digerir moléculas orgânicas como lipídios, carboidratos, proteínas e ácidos nucleicos (DNA e RNA).
Como as enzimas hidrolases (peptidases que digerem aminoácidos, nucleases (digerem ácidos nucleicos), lipases (digerem lipídios), entre outras funcionam em ambiente ácido, a digestão ocorre dentro dos lisossomos para não prejudicar a célula.
As moléculas a serem digeridas são englobadas por endocitose e entram na célula envolvidas em vesículas formadas a partir da membrana chamados endossomas.
Depois fundem-se com os lisossomos primários e são quebradas, originando partes menores, como os ácidos graxos. Essas moléculas pequenas saem do lisossomo e são aproveitadas no citosol da célula.
Leia também sobre:
Ácidos nucleicos
Ácidos graxos
Aminoácidos
Autofagia
Peroxissomos
Os peroxissomos são pequenas organelas membranosas, que contêm no seu interior enzimas oxidases, e estão presentes em células animais e vegetais.
A principal função é oxidar os ácidos graxos para a síntese de colesterol e também para serem usados como matéria-prima na respiração celular.
Estão presentes em grande quantidade nas células do rim e do fígado, onde neutralizam o efeito tóxico de substâncias como o álcool e também participam da produção de sais biliares.
Nas reações de oxidação é produzido o peróxido de hidrogênio e por isso o nome da organela.
Organelas da célula vegetal.
​Vacúolos
Os vacúolos são envolvidos por membrana e preenchidos com fluido diferente do citoplasma.
São muito comuns nas células vegetais, nas quais tem função de reserva de substânciascomo a seiva e atuam no mecanismo de pressão osmótica, conhecido como turgor, que regula a entrada de água e a rigidez dos tecidos vegetais tornando a planta ereta, por exemplo.
Em organismos procariotas também há vacúolos com função de armazenamento, ingestão, digestão e eliminação de substâncias.
Plastos
São organelas presentes apenas em células vegetais e de algas. Podem ser de 3 tiposbásicos:leucoplastos, cromoplastos e cloroplastos.
Todos se originam a partir de pequenas vesículas presentes nas células embrionárias das plantas, os proplastos, que são incolores.
Quando maduros adquirem cor de acordo com o tipo de pigmento que contém e são capazes de se autoduplicar, além de terem a capacidade de se transformarem um no outro.
Assim, por exemplo, um cromoplasto pode se tornar um cloroplasto ou um leucoplasto, ou vice-versa. Veja a seguir sobrecada um:
Os leucoplastos não tem cor, armazenam amido (reserva energética) e estão presentes em alguns tipos de raízes e caules;
Os cromoplastos são responsáveis pela cor de frutos, flores e folhas e também de raízes como as cenouras. Existem os xantoplastos (amarelos) e os eritroplastos (vermelhos);
Os cloroplastos possuem cor verde por causa da clorofila e são responsáveis pela fotossíntese. A forma e o tamanho dessas organelas varia conforme o tipo de célula e de organismo em que se encontram.
A Membrana das Organelas
As organelas são delimitadas por membranas internas que se assemelham à membrana externa, sendo compostas por uma bicamada lipídica, embora esta tenha composição e estrutura um pouco diferentes (ambas são compostas de fosfolipídios, glicolipídios e colesterol, sendo que nas internas é bem menor a quantidade de colesterol, componente que regula a fluidez e estabilidade).
As membranas internas também regulam a entrada e saída de moléculas através de proteínas especiais que auxiliam a passagem. Além disso, as organelas também podem permitir a entrada de moléculas no seu interior usando os mecanismos de endocitose e exocitose.
Leia mais sobre os processos de transporte das substâncias na membrana em: osmose.
Não obstante, as membranas internas também são importantes para individualizar as organelas, separando o conteúdo interno, uma vez que as enzimas de uma poderia interferir com as reações de outras, o que em algumas poderia ser nocivo ou até letal, como no caso dos lisossomos (ambiente interno ácido) e dos peroxissomos (nas reações oxidativas gera o peróxido que é tóxico e precisa ser neutralizado por enzimas internas).
Biomoléculas
As biomoléculas são compostos químicos das células de todos os seres vivos. São em geral moléculas orgânicas, compostas principalmente de carbono, além de hidrogênio, oxigênio e nitrogênio.
Como são as Biomoléculas?
As biomoléculas são formadas por átomos de carbonos. São dezenas a milhares de carbonos reunidos em um esqueleto carbônico ligado a a outros elementos químicos em menor quantidade.
Os átomos de carbono se unem por ligações simples ou duplas e formam cadeias lineares, ramificadas ou cíclicas. A forma como os carbonos se organizam define sua estrutura tridimensional, o que determina suas funções.
As características dessas moléculas também são determinadas pelos grupos funcionais(outros elementos) que se ligam ao esqueleto carbônico. Os principais grupos funcionais são:
Hidrocarbonetos - Ligações com Hidrogênio: Grupos Metil, Etil, Fenil;
Ligações com Oxigênio: Grupos Carboxila, Carbonila (aldeído e cetona), Éter, Éster e outros;
Ligações com Nitrogênio: Grupos Amina, Amida, Imidazol, etc;
Ligações com Enxofre: Grupos Dissulfeto, Sulfidrila, Tioésteres, etc;
Ligações com Fósforo: Grupos Fosforila, Fosfoanidrido e outros.
Portanto, a forma como se organizam os carbonos e os grupos funcionais definem a estrutura tridimensional da molécula, conferindo-lhe características e funções específicas.
Desse modo, os tipos de ligação entre os carbonos e os outros elementos, a conformação espacial da molécula e dos grupos funcionais, são bem específicos.
Além disso, as biomoléculas interagem de forma organizada e se um dos componentes sofre alguma alteração isso afetará os outros componentes relacionados, criando uma compensação ou uma reação coordenada.
Por exemplo, se uma enzima for alterada toda uma cadeia de reações será afetada, deixando de produzir proteínas necessárias ou produzindo defeituosas.
Quem são as Biomoléculas?
São componentes fundamentais dos organismos vivos. A maioria delas são macromoléculas, ou seja, moléculas grandes e com estrutura bastante complexa.
Cada biomolécula é composta de subunidades que determinam características estruturais e arranjos específicos dentro da célula. Quando reunidas e devidamente organizadas essas moléculas interagem de modo a conferir as características dos seres vivos.
As principais biomoléculas são:
Proteínas: compostas por subunidades de aminoácidos
Lipídios: compostos por subunidades de ácidos graxos e gliceróis;
Glicídios ou Carboidratos: compostos por subunidades de monossacarídios;
Ácidos Nucleicos ou Nucleotídeos: compostos por subunidades de monossacarídios (pentoses), ácido fosfóricos e bases nitrogenadas.