Aula 7 - Biologia Celular / Estácio

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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 fisiologia 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
organelas membranosas e são exemplos o retículo endoplasmático, o complexo de Golgi, os lisossomos e outros.
Dentro delas, ocorrem determinados processos e reações químicas específicas.
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: 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.
Exemplo
, 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 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.
Atenção
, 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 glicólise, 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 de Krebs e a fosforilação oxidativa (glossário).
Comentário
, 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 anaeróbica.
As mitocôndrias têm uma característica curiosa: possuem DNA próprio. Encontramos, em seu
interior, várias cópias de pequenas moléculas circulares codificando algumas proteínas que participam da fosforilação
oxidativa. A maior parte das proteínas mitocondriais é codificada por genes localizados no núcleo da célula.
Esta e outras características das mitocôndrias fizeram com que fosse criada a Teoria da Endossimbiose (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 fissão, 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 clorofila, um
pigmento verde.
Veja na imagem:
Figura 3 - fotografia 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 clorofila. 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 clorofila no seu interior.
FUNÇÃO DOS CLOROPLASTOS
Os cloroplastos são responsáveis pelo processo de fotossíntese, que consiste na utilização de energia luminosa para
fixação 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
fica armazenada nas ligações químicas presentes na molécula. As mitocôndrias, 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 figura 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 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:
https://www.youtube.com/watch?v=6iDw7U-E_Xg
Livres
Os ribossomos 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 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 definição:
Ribossomos
Mitocôndrias
Cloroplastos
Retículo endoplasmático
Complexo de Golgi
Justificativa
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.
Justificativa
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.
Justificativa
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
fixadas as enzimas que fosforilam o ADP, chamadas de ATP sintase.
TEORIA DA ENDOSSIMBIOSE
A Teoria da Endossimbiose 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 eficiente, e forneceram
proteção relativa ao meio externo às “células invasoras”.