Aula 7 - Organelas citoplasmáticas Parte I

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Biologia Celular
Aula 7 - Organelas citoplasmáticas – Parte I
INTRODUÇÃO
Como vimos, na aula anterior, encontramos no citoplasma diferentes estruturas chamadas de organelas celulares. A partir de
agora, vamos iniciar o estudo destas organelas, entendendo sua estrutura e de que forma, através da função que exercem, elas
estão envolvidas na Lsiologia celular.
Começaremos a partir de duas organelas muito importantes e relacionadas com o metabolismo energético das células: as
mitocôndrias e os cloroplastos. Veremos que existe uma estreita relação entre estas duas organelas.
Concluiremos a aula falando sobre os ribossomos, uma organela que, ao contrário das demais, não é um compartimento
delimitado por membrana, mas fundamental ao funcionamento celular.
OBJETIVOS
Reconhecer a existência das organelas citoplasmáticas;
Reconhecer a estrutura e a função das organelas envolvidas no metabolismo energético das células: mitocôndrias e cloroplastos;
Reconhecer a estrutura e a função dos ribossomos.
ORGANELAS CITOPLASMÁTICAS
Na aula anterior, vimos que faz parte do citoplasma das células eucariontes diversas organelas citoplasmáticas, lembra?
Estas organelas são, na maioria das vezes, compartimentos delimitados por membrana. Elas são chamadas de organelasorganelas
membranosasmembranosas e são exemplos o retículo endoplasmático, o complexo de Golgi, os lisossomos e outros. Dentro delas, ocorrem
determinados processos e reações químicas especíLcas.
Na imagem, podemos observar estas organelas.
Figura 1 - Célula Eucarionte
Podemos observar a presença de diferentes organelas citoplasmáticas no citoplasma de uma célula eucarionte.
No entanto, existem também organelas que não são compartimentos delimitados por membrana, como os ribossomos que vamos
estudar nesta aula. Eles são então chamadas, por alguns, de organelas não membranosas.
ORGANELAS ENVOLVIDAS COM O METABOLISMO ENERGÉTICO
Fonte da Imagem:Fonte da Imagem: Goldenarts / Shutterstock
Sabia que as organelas citoplasmáticas exercem diferentes
funções?
Existem aquelas envolvidas com a síntese e a quebra de moléculas, com armazenamento de sustâncias, com metabolização e
com a produção e o consumo de energia. Neste momento, vamos aprender sobre as organelas que estão envolvidas no
metabolismo energético, ou seja, na produção e no consumo de energia pela célula.
São as mitocôndrias e os cloroplastos.
AS MITOCÔNDRIAS
As mitocôndrias são organelas presentes em quase todos os tipos de células eucariontes. A quantidade de mitocôndrias, em uma
célula, varia de acordo com a atividade metabólica da célula, uma vez que relacionada com a produção de energia, células que
necessitam de mais energia terão maior quantidade de mitocôndrias.
As mitocôndrias podem ter formatos diferentes, dependendo do tipo de célula.
ExemploExemplo
, Em células musculares, por exemplo, são bastante alongadas. Em outras, têm o formato semelhante a um grão de feijão.
ESTRUTURA DAS MITOCÔNDRIAS
As mitocôndrias têm uma estrutura característica.
São dotadas por duas membranas separadas por um espaço, o
espaço intermembranaespaço intermembrana.
A membrana externa é lisa e a interna é pregueada, formando as cristas mitocondriais. O seu interior é preenchido por uma matriz
mitocondrial, onde encontramos mergulhados, ribossomos e moléculas de DNA. Veja na imagem abaixo:
Figura 2 - Mitocôndria e sua estrutura
Podemos ver a estrutura de uma mitocôndria, assim como foi descrita anteriormente. Os detalhes estão destacados pelos nomes.
FUNÇÕES DA MITOCÔNDRIA
As mitocôndrias são o local onde ocorre a produção da maior parte da energia que a célula precisa para manter as suas funções
vitais.
Para isso, é utilizada a energia proveniente da quebra de nutrientes, como a glicose, os ácidos graxos e os aminoácidos, para ligar
mais um radical fosfato (fosfato inorgânico) ao ADP.
AtençãoAtenção
, Quando necessário, o ATP é utilizado como fonte direta de energia pela célula, pois a retirada de um fosfato leva a energia que estava
armazenada nesta ligação química a ser liberada.
Podemos observar, nestas reações químicas, a produção e a quebra de ATP:
A respiração celular aeróbica consiste em uma sequência de reações químicas de oxidação e redução, com participação do
oxigênio, e que ocorre em etapas em diferentes regiões da célula e mesmo da mitocôndria. A glicose, proveniente dos alimentos, é
a principal fonte de energia para este processo.
A reação química geral da respiração celular pode ser vista a seguir:
Podemos ver que, nesta reação, as moléculas de glicose reagem com o oxigênio e ocorre a
formação de gás carbônico, água e energia livre, que é utilizada para fosforilar o ADP.
Das etapas da respiração celular, a primeira delas, chamada de glicóliseglicólise, ocorre no citoplasma. Os produtos da glicólise (duas
moléculas de ácido pirúvico ou piruvato) entram nas mitocôndrias e lá dentro passam pelas outras duas etapas, o Ciclo deCiclo de
Krebs e a fosforilação oxidativaKrebs e a fosforilação oxidativa (glossário) (glossário).
ComentárioComentário
, Em células que não têm mitocôndrias, como as hemácias, ocorre apenas a etapa citoplasmática da respiração celular. Como não tem
participação do oxigênio, neste caso, é denominada Respiração celular anaeróbicaRespiração celular anaeróbica.
As mitocôndrias têm uma característica curiosa: possuem DNA próprio. Encontramos, em seu interior, várias
cópias de pequenas moléculas circulares codiLcando algumas proteínas que participam da fosforilação oxidativa. A maior parte
das proteínas mitocondriais é codiLcada por genes localizados no núcleo da célula.
Esta e outras características das mitocôndrias Lzeram com que fosse criada a Teoria da EndossimbioseTeoria da Endossimbiose (glossário) (glossário).
Algumas evidências suportam a Teoria da Endossimbiose, como,
por exemplo:
A presença de DNA próprio;
O DNA é circular como nas bactérias e segue o mesmo código genético;
Os ribossomos mitocondriais se assemelham aos ribossomos bacterianos;
A membrana interna da mitocôndria se assemelha à membrana das bactérias;
A membrana externa da mitocôndria se assemelha à membrana das células
eucariontes.
A capacidade de se multiplicar dentro da célula, por Lssão, da mesma forma que as
bactérias se multiplicam.
OS CLOROPLASTOS
Os cloroplastos fazem parte de um grupo de organelas chamadas plastídeos. Eles estão presentes em células vegetais e de algas.
São estas organelas que conferem coloração às algas e plantas, devido ao seu conteúdo de cloroLla, um pigmento verde.
Veja na imagem:
Figura 3 - fotograLa de um tecido vegetal, mostrando a presença de cloroplastos (verdes) no interior das células.
ESTRUTURA DOS CLOROPLASTOS
Eles possuem duas membranas formando o envelope do cloroplasto. Entre as duas membranas há um espaço intermembranas.
No seu interior, existem os tilacoides, que são como sacos achatados e empilhados, formando o grana. Nos tilacoides ocorre a
captação da energia luminosa pelas moléculas de cloroLla. A estrutura do cloroplasto pode ser vista na imagem a seguir:
Figura 4 - Estrutura de um cloroplasto, com destaque para o grana, formado por uma pilha de tilacoides, que têm cloroLla
no seu interior.
FUNÇÃO DOS CLOROPLASTOS
Os cloroplastos são responsáveis pelo processo de fotossíntesefotossíntese, que consiste na utilização de energia luminosa para Lxação do
carbono, do gás carbônico da atmosfera, produzindo glicose. Veja a equação:
A fotossíntese é a fonte de carboidratos (glicose) utilizados por
todos os seres vivos para produção de energia. É também, por
meio da fotossíntese, que é produzido o oxigênio que os seres
vivos respiram e ainda a redução da quantidade de gás carbônico
da atmosfera.
RELAÇÃO ENTRE MITOCÔNDRIAS E CLOROPLASTOS
Como pudemos ver estas duas organelas estão envolvidas no metabolismo energético das células. Os cloroplastos são as
organelas que conseguem utilizar a energia luminosa do Sol para produzir moléculas de glicose. Esta energia Lca armazenada nas
ligações químicas presentes na molécula. Asmitocôndrias, por sua vez, quebram a molécula de glicose e liberam esta energia, que
é utilizada para produzir ATP.
Além disso, na fotossíntese, ocorre a produção de oxigênio e o consumo de gás carbônico. Na respiração celular, o oxigênio é
consumido e o gás carbônico é liberado para a atmosfera.
É o que nos mostra a Lgura abaixo:
Figura 5 - Relação entre os cloroplastos e as mitocôndrias.
Os cloroplastos produzem os açúcares (glicose no caso) e as mitocôndrias consomem estes metabólitos. Podemos perceber
também o que ocorre em relação aos gases de oxigênio e ao gás carbônico.
OS RIBOSSOMOS
Os ribossomos são pequenas estruturas encontradas em todas as células, formados por RNA ribossomal e proteínas ribossomais.
O RNA é sintetizado no nucléolo da célula e no núcleo se associa às proteínas para formar as subunidades ribossomais. Cada
ribossomo possui uma subunidade maior e uma subunidade menor.
Os ribossomos fazem a tradução do RNA mensageiro para síntese de proteínas, formando o complexo de tradução. Logo,
podemos dizer que eles sintetizam as proteínas na célula.
Saiba maisSaiba mais
, Para entender um pouco melhor a estrutura e o funcionamento dos ribossomos, assista ao vídeo Ribossoma e polirribossoma
(https://www.youtube.com/watch?v=6iDw7U-E_Xg).
Os ribossomos são encontrados nas células sob duas formas:
LivresLivres
https://www.youtube.com/watch?v=6iDw7U-E_Xg
Os ribossomos livresribossomos livres são encontrados soltos no citoplasma. Podem ocorrer como um único
ribossomo ou em grupos conhecidos como polirribossomos, que são formados quando vários estão
associados ao mRNA ao mesmo tempo, conforme podemos ver na imagem:
Podemos ver na imagem um polirribossomo sendo uma molécula de RNA mensageiro com vários
ribossomos ligados ao mesmo tempo. Também temos um ribossomo único ligado ao RNA
mensageiro.
Os ribossomos livres ocorrem em maior número que os ribossomos associados ao retículo em células
que retém a maioria das proteínas fabricadas. Eles são responsáveis pela síntese das proteínas em
solução no citoplasma ou formam elementos móveis ou estruturas citoplasmáticas importantes.
Associados ao retículo endoplasmático granularAssociados ao retículo endoplasmático granular
Os ribossomos associados ao retículo endoplasmático granular ocorrem em maior número que os
ribossomos livres em células que secretam suas proteínas fabricadas (células pancreáticas
produtoras de enzimas digestivas, por exemplo).
Neste caso, as proteínas são produzidas e lançadas para dentro do retículo endoplasmático, que vai
empacotá-las em vesículas e enviá-las ao local da célula onde serão utilizadas ou mesmo para serem
jogadas para fora da célula.
ATIVIDADES
1 - Nós aprendemos que as organelas são, na maioria das vezes, espaços delimitados por membrana. NÃO se encaixam nesta
deLnição:
Ribossomos
Mitocôndrias
Cloroplastos
Retículo endoplasmático
Complexo de Golgi
JustiLcativa
2 - As mitocôndrias são consideradas as “casas de força” das células vivas. Tal analogia refere-se ao fato de as mitocôndrias:
Estocarem moléculas de ATP produzidas na digestão de alimentos.
Produzirem ATP com utilização de energia liberada na oxidação de moléculas orgânicas.
Consumirem moléculas de ATP, na síntese de glicogênio, ou de amido a partir de glicose.
Serem capazes de absorver energia luminosa utilizada na síntese de ATP.
Produzirem ATP a partir da energia liberada na síntese de amido ou de glicogênio.
JustiLcativa
3 - Os cloroplastos são organelas presentes em células vegetais e de algas. Podemos dizer que:
Dentro deles ocorre a quebra das moléculas de glicose.
Neles ocorre a respiração celular aeróbia.
Neles ocorre o processo de fotossíntese.
Eles consomem oxigênio durante seu funcionamento.
Eles liberam gás carbônico para a atmosfera.
JustiLcativa
Glossário
CICLO DE KREBS E A FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA
O Ciclo de Krebs ocorre na matriz mitocondrial. Já a fosforilação oxidativa acontece nas cristas mitocondriais, pois é onde estão Lxadas as
enzimas que fosforilam o ADP, chamadas de ATP sintase.
TEORIA DA ENDOSSIMBIOSE
A Teoria da EndossimbioseEndossimbiose consiste em supor que mitocôndrias (e cloroplastos), em um passado distante, eram bactérias aeróbias
(utilizavam oxigênio) que foram incorporadas pelas células eucariontes anaeróbias (não utilizavam o oxigênio) e passaram a viver dentro
delas.
As células eucariontes passaram a utilizar o oxigênio para produção de energia, de forma muito mais eLciente, e forneceram proteção relativa
ao meio externo às “células invasoras”.