Citologia

Célula Eucarionte: características, estrutura, tipos – Resumo

As células eucarióticas têm uma estrutura mais complexa do que as células procarióticas. As organelas permitem que várias funções ocorram na célula ao mesmo tempo. Antes de discutir as funções das organelas dentro de uma célula eucariótica, vamos primeiro examinar dois componentes importantes da célula: a membrana plasmática e o citoplasma.

CONEXÃO VISUAL
Parte a: Esta ilustração mostra uma célula eucariótica típica, que é em forma de ovo. O fluido dentro da célula é chamado de citoplasma e a célula é circundada por uma membrana celular. O núcleo ocupa cerca de metade da largura da célula. Dentro do núcleo está a cromatina, que é composta de DNA e proteínas associadas. Uma região da cromatina é condensada no nucléolo, uma estrutura na qual os ribossomos são sintetizados. O núcleo é envolto em um envelope nuclear, que é perfurado por poros revestidos de proteína que permitem a entrada de material no núcleo. O núcleo é circundado pelo retículo endoplasmático rugoso e liso, ou ER. O ER liso é o local da síntese lipídica. O ER rugoso tem ribossomas embutidos que lhe dão uma aparência irregular. Sintetiza proteínas de membrana e secretórias. Além do ER, muitas outras organelas flutuam dentro do citoplasma. Estes incluem o aparelho de Golgi, que modifica proteínas e lipídios sintetizados no pronto-socorro. O aparelho de Golgi é feito de camadas de membranas planas. As mitocôndrias, que produzem energia para a célula, possuem uma membrana externa e uma membrana interna altamente dobrada. Outras organelas menores incluem peroxissomos que metabolizam resíduos, lisossomos que digerem alimentos e vacúolos. Os ribossomos, responsáveis ​​pela síntese proteica, também flutuam livremente no citoplasma e são representados como pequenos pontos. O último componente celular mostrado é o citoesqueleto, que tem quatro tipos diferentes de componentes: microfilamentos, filamentos intermediários, microtúbulos e centrossomas. Os microfilamentos são proteínas fibrosas que revestem a membrana celular e formam o córtex celular. Filamentos intermediários são proteínas fibrosas que mantêm as organelas no lugar. Os microtúbulos formam o fuso mitótico e mantêm a forma das células. Os centrossomos são feitos de duas estruturas tubulares perpendiculares entre si. Eles formam o centro de organização dos microtúbulos.
Parte b: Esta ilustração mostra uma célula vegetal típica eucariótica. O núcleo de uma célula vegetal contém cromatina e um nucléolo, o mesmo que em uma célula animal. Outras estruturas que uma célula vegetal tem em comum com uma célula animal incluem ER rugoso e liso, o aparelho de Golgi, mitocôndrias, peroxissomas e ribossomos. O fluido dentro da célula vegetal é chamado de citoplasma, assim como em uma célula animal. A célula vegetal possui três dos quatro componentes do citoesqueleto encontrados em células animais: microtúbulos, filamentos intermediários e microfilamentos. As células vegetais não possuem centrossomos. As plantas possuem cinco estruturas não encontradas nas células dos animais: plasmodesmas, cloroplastos, plastídios, um vacúolo central e uma parede celular. Plasmodesmata forma canais entre células vegetais adjacentes. Os cloroplastos são responsáveis ​​pela fotossíntese; eles têm uma membrana externa, uma membrana interna e pilha de membranas dentro da membrana interna. O vacúolo central é uma estrutura muito grande, cheia de líquido, que mantém a pressão contra a parede celular. Plastids armazenam pigmentos. A parede celular está localizada fora da membrana celular.
Esta figura mostra (a) uma célula animal típica e (b) uma célula vegetal típica.

Que estruturas tem uma célula vegetal que uma célula animal não possui? Quais estruturas uma célula animal possui que uma célula vegetal não possui?

A Membrana Plasma

Como os procariontes, as células eucarióticas possuem uma membrana plasmática ( Figura ) composta por uma bicamada fosfolipídica com proteínas incorporadas que separam o conteúdo interno da célula do ambiente circundante. Um fosfolipídio é uma molécula lipídica composta de duas cadeias de ácidos graxos, um esqueleto de glicerol e um grupo fosfato.

A membrana plasmática regula a passagem de algumas substâncias, como moléculas orgânicas, íons e água, impedindo a passagem de algumas para manter as condições internas, enquanto ativamente trazendo ou removendo outras. Outros compostos se movem passivamente pela membrana.

a membrana plasmática é composta por uma bicamada fosfolipídica. na bicamada, as duas longas caudas hidrofóbicas dos fosfolipídios estão voltadas para o centro, e o grupo hidrofílico está voltado para o exterior. Proteínas integrais de membrana e canais proteicos abrangem toda a bicamada. Canais de proteína têm um poro no meio. As proteínas da membrana periférica situam-se na superfície dos fosfolipídios e estão associadas aos grupos da cabeça. No lado exterior da membrana, os carboidratos estão ligados a certas proteínas e lipídios. Filamentos do citoesqueleto revestem o interior da membrana.
A membrana plasmática é uma bicamada fosfolipídica com proteínas incorporadas. Existem outros componentes, como colesterol e carboidratos, que podem ser encontrados na membrana, além de fosfolipídios e proteínas.

As membranas plasmáticas das células especializadas na absorção são dobradas em projeções semelhantes a dedos chamadas microvilosidades (singular = microvilosos). Essa dobra aumenta a área da superfície da membrana plasmática. Tais células são tipicamente encontradas no revestimento do intestino delgado, o órgão que absorve os nutrientes dos alimentos digeridos. Este é um excelente exemplo de forma que corresponde à função de uma estrutura.

Pessoas com doença celíaca têm uma resposta imune ao glúten, que é uma proteína encontrada no trigo, cevada e centeio. A resposta imune danifica as microvilosidades e, portanto, os indivíduos afetados não podem absorver nutrientes. Isso leva à desnutrição, cólicas e diarréia. Pacientes que sofrem de doença celíaca devem seguir uma dieta sem glúten.

Veja também:

O citoplasma

citoplasma compreende o conteúdo de uma célula entre a membrana plasmática e o envelope nuclear (uma estrutura a ser discutida em breve). Ela é composta de organelos suspensas no gel como citosol , o citoesqueleto, e vários produtos químicos ( Figura).

Mesmo que o citoplasma consista de 70 a 80 por cento de água, ele tem uma consistência semi-sólida, que vem das proteínas dentro dele. No entanto, as proteínas não são as únicas moléculas orgânicas encontradas no citoplasma. Glicose e outros açúcares simples, polissacarídeos, aminoácidos, ácidos nucléicos, ácidos graxos e derivados do glicerol são encontrados lá também. Íons de sódio, potássio, cálcio e muitos outros elementos também são dissolvidos no citoplasma. Muitas reações metabólicas, incluindo a síntese de proteínas, ocorrem no citoplasma.

O citoesqueleto

Se você removesse todas as organelas de uma célula, a membrana plasmática e o citoplasma seriam os únicos componentes restantes? Não. Dentro do citoplasma, ainda haver íons e moléculas orgânicas, além de uma rede de fibras de proteína que ajuda a manter a forma da célula, protege certas organelas em posições específicas, permite que o citoplasma e as vesículas se movam dentro da célula e permite organismos unicelulares para se mover de forma independente.

Coletivamente, essa rede de fibras de proteína é conhecida como o citoesqueleto . Existem três tipos de fibras dentro do citoesqueleto: microfilamentos, também conhecidos como filamentos de actina, filamentos intermediários e microtúbulos ( Figura ).

Os microfilamentos revestem o interior da membrana plasmática, enquanto os microfilamentos irradiam a partir do centro da célula. Filamentos intermediários formam uma rede em toda a célula que contém organelas no lugar.
Microfilamentos, filamentos intermediários e microtúbulos compõem o citoesqueleto de uma célula.

Os microfilamentos são os mais finos das fibras do citoesqueleto e funcionam na movimentação de componentes celulares, por exemplo, durante a divisão celular. Eles também mantêm a estrutura das microvilosidades, o extenso dobramento da membrana plasmática encontrado nas células dedicadas à absorção. Esses componentes também são comuns nas células musculares e são responsáveis ​​pela contração das células musculares. Os filamentos intermediários são de diâmetro intermediário e possuem funções estruturais, como manter a forma da célula e organelas de ancoragem.

A queratina, o composto que fortalece o cabelo e as unhas, forma um tipo de filamento intermediário. Os microtúbulos são as fibras mais espessas do citoesqueleto. Estes são tubos ocos que podem dissolver e reformar rapidamente. Os microtúbulos guiam o movimento das organelas e são as estruturas que puxam os cromossomos para os seus pólos durante a divisão celular. Eles também são os componentes estruturais dos flagelos e cílios. Nos cílios e flagelos, os microtúbulos são organizados como um círculo de nove microtúbulos duplos na parte externa e dois microtúbulos no centro.

O centrossoma é uma região próxima ao núcleo das células animais que funciona como um centro organizador de microtúbulos. Ele contém um par de centríolos, duas estruturas perpendiculares entre si. Cada centriole é um cilindro de nove trigêmeos de microtúbulos.

O centrossomo se replica antes que uma célula se divida, e os centríolos desempenham um papel na extração dos cromossomos duplicados para as extremidades opostas da célula em divisão. No entanto, a função exata dos centríolos na divisão celular não é clara, já que as células que possuem os centríolos removidos ainda podem se dividir, e as células vegetais, que não possuem centríolos, são capazes de se dividir.

Flagelos e cílios

Flagelos (singular = flagelo) são estruturas longas, semelhantes a pelos, que se estendem da membrana plasmática e são usadas para mover uma célula inteira (por exemplo, espermatozoide, Euglena ). Quando presente, a célula tem apenas um flagelo ou alguns flagelos. Quando cílios (singular = cílio) estão presentes, no entanto, eles são muitos em número e se estendem ao longo de toda a superfície da membrana plasmática.

Eles são estruturas curtas semelhantes a pêlos que são usadas para mover células inteiras (como paramécio) ou mover substâncias ao longo da superfície externa da célula (por exemplo, os cílios de células que revestem as trompas de falópio que movem o óvulo em direção ao útero, ou cílios que revestem as células do trato respiratório que movimentam as partículas em direção à garganta que o muco ficou preso).

O sistema de endomembrana

sistema endomembranar ( endo = dentro) é um grupo de membranas e organelas ( Figura ) em células eucarióticas que trabalham em conjunto para modificar, embalar e transportar lípidos e proteínas. Inclui o envelope nuclear, lisossomos e vesículas, o retículo endoplasmático e o aparato de Golgi, que serão abordados em breve. Embora não seja tecnicamente dentro da célula, a membrana plasmática é incluída no sistema endomembranar porque, como você verá, ela interage com as outras organelas endomembranosas.

O núcleo

Normalmente, o núcleo é a organela mais proeminente em uma célula ( Figura ). O núcleo (plural = núcleos) abriga o DNA da célula na forma de cromatina e direciona a síntese de ribossomos e proteínas. Vamos olhá-lo mais detalhadamente ( Figura ).

Nesta ilustração, a cromatina flutua no nucleoplasma. O nucleóide é representado como uma região densa e circular dentro do núcleo. A membrana nuclear dupla é perfurada com poros revestidos de proteína
O limite mais externo do núcleo é o envelope nuclear. Observe que o envelope nuclear consiste de duas bicamadas fosfolipídicas (membranas) – uma membrana externa e uma membrana interna – em contraste com a membrana plasmática ( Figura ), que consiste em apenas uma bicamada fosfolipídica. (crédito: modificação do trabalho por NIGMS, NIH)

envelope nuclear é uma estrutura de membrana dupla que constitui a porção mais externa do núcleo ( Figura ). Ambas as membranas interna e externa do envelope nuclear são bicamadas fosfolipídicas.

O envelope nuclear é pontuado por poros que controlam a passagem de íons, moléculas e RNA entre o nucleoplasma e o citoplasma.

Para entender a cromatina, é útil primeiro considerar os cromossomos. Os cromossomos são estruturas dentro do núcleo que são constituídas de DNA, material hereditário e proteínas. Essa combinação de DNA e proteínas é chamada de cromatina. Em eucariotos, os cromossomos são estruturas lineares. Cada espécie tem um número específico de cromossomos no núcleo das células do corpo. Por exemplo, em humanos, o número de cromossomos é 46, enquanto em moscas de frutas, o número de cromossomos é oito.

Os cromossomos são visíveis e distinguíveis uns dos outros quando a célula está se preparando para se dividir. Quando a célula está nas fases de crescimento e manutenção de seu ciclo de vida, os cromossomos se parecem com um monte de fios desenrolados e desordenados.

Nós já sabemos que o núcleo direciona a síntese dos ribossomos, mas como isso acontece? Alguns cromossomos possuem seções de DNA que codificam o RNA ribossômico. Uma área de coloração escura dentro do núcleo, chamada nucléolo (plural = nucleoli), agrega o RNA ribossômico com proteínas associadas para montar as subunidades ribossomais que são então transportadas através dos poros nucleares para o citoplasma.

O retículo endoplasmático

retículo endoplasmático (ER) ( Figura ) é uma série de túbulos membranosos interconectados que modificam coletivamente proteínas e sintetizam lipídios. No entanto, essas duas funções são realizadas em áreas separadas do retículo endoplasmático: o retículo endoplasmático rugoso e o retículo endoplasmático liso, respectivamente.

A porção oca dos túbulos ER é chamada de lúmen ou espaço de cisterna. A membrana do RE, que é uma bicamada fosfolipídica embebida em proteínas, é contínua com o envelope nuclear.

retículo endoplasmático rugoso (RER) é assim chamado porque os ribossomos ligados à sua superfície citoplasmática lhe conferem uma aparência cravejada quando vistos através de um microscópio eletrônico.

Os ribossomos sintetizam proteínas enquanto ligados ao ER, resultando na transferência de suas proteínas recém-sintetizadas para o lúmen do RER, onde sofrem modificações, como dobramento ou adição de açúcares. O RER também produz fosfolipídios para as membranas celulares.

Se os fosfolipídios ou proteínas modificadas não forem destinados a permanecer no RER, eles serão empacotados dentro das vesículas e transportados do RER por brotamento da membrana ( Figura ). Como o RER está envolvido na modificação de proteínas que serão secretadas da célula, é abundante em células que secretam proteínas, como o fígado.

retículo endoplasmático liso (SER) é contínuo com o RER, mas tem poucos ou nenhum ribossomo em sua superfície citoplasmática (ver Figura ). As funções do SER incluem a síntese de carboidratos, lipídios (incluindo fosfolipídios) e hormônios esteróides; desintoxicação de medicamentos e venenos; metabolismo do álcool; e armazenamento de iões de cálcio.

O aparelho de Golgi

Já mencionamos que as vesículas podem brotar do ER, mas para onde vão as vesículas? Antes de chegar ao seu destino final, os lipídios ou proteínas dentro das vesículas de transporte precisam ser classificados, embalados e etiquetados para que fiquem no lugar certo. A triagem, marcação, embalagem e distribuição de lipídios e proteínas ocorrem no aparelho de Golgi (também chamado de corpo de Golgi), uma série de sacos membranosos achatados ( Figura ).

Nesta eletromicrografia de transmissão, o aparelho de Golgi aparece como uma pilha de membranas cercadas por organelas não identificadas.
O aparelho de Golgi nesta micrografia eletrônica de transmissão de um glóbulo branco é visível como uma pilha de anéis achatados semicirculares na porção inferior desta imagem. Várias vesículas podem ser vistas perto do aparelho de Golgi. (crédito: modificação do trabalho por Louisa Howard; dados da barra de escala de Matt Russell)

O aparelho de Golgi tem uma face receptora perto do retículo endoplasmático e uma face de liberação no lado afastado do RE, em direção à membrana celular. As vesículas de transporte que se formam a partir do ER viajam para a face receptora, fundem-se com ela e esvaziam seu conteúdo no lúmen do aparelho de Golgi.

A medida que as proteínas e lipídios viajam através do Golgi, eles passam por modificações adicionais. A modificação mais frequente é a adição de cadeias curtas de moléculas de açúcar. As proteínas e lipídios recém-modificados são então marcados com pequenos grupos moleculares para permitir que eles sejam roteados para seus destinos apropriados.

Finalmente, as proteínas modificadas e marcadas são empacotadas em vesículas que brotam da face oposta do Golgi. Enquanto algumas dessas vesículas, transportam as vesículas, depositam seu conteúdo em outras partes da célula onde serão usadas, outras, vesículas secretoras, se fundem com a membrana plasmática e liberam seu conteúdo fora da célula.

A quantidade de Golgi em diferentes tipos de células ilustra novamente que a forma segue a função dentro das células. As células que se dedicam a uma grande quantidade de atividade secretora (como células das glândulas salivares que secretam enzimas digestivas ou células do sistema imunológico que secretam anticorpos) têm um número abundante de Golgi.

Em células vegetais, o Golgi tem um papel adicional de sintetizar polissacarídeos, alguns dos quais são incorporados na parede celular e alguns dos quais são usados ​​em outras partes da célula.

Lisossomos

Nas células animais, os lisossomas são o “lixo” da célula. As enzimas digestivas dentro dos lisossomos auxiliam na quebra de proteínas, polissacarídeos, lipídios, ácidos nucléicos e até organelas gastas. Nos eucariontes unicelulares, os lisossomas são importantes para a digestão dos alimentos que ingerem e a reciclagem das organelas.

Estas enzimas são ativas a um pH muito mais baixo (mais ácido) do que aquelas localizadas no citoplasma. Muitas reações que ocorrem no citoplasma não podem ocorrer em um pH baixo, assim a vantagem de compartimentar a célula eucariótica em organelas é aparente.

Os lisossomos também usam suas enzimas hidrolíticas para destruir os organismos causadores de doenças que podem entrar na célula. Um bom exemplo disso ocorre em um grupo de glóbulos brancos chamados macrófagos, que fazem parte do sistema imunológico do seu corpo.

Em um processo conhecido como fagocitose, uma seção da membrana plasmática do macrófago invagina (dobra) e engloba um patógeno. A seção invaginada, com o patógeno dentro, então se espreme da membrana plasmática e se torna uma vesícula. A vesícula funde-se com um lisossoma. As enzimas hidrolíticas do lisossoma então destroem o patógeno ( Figura ).

Nesta ilustração, uma célula eucariótica é mostrada consumindo uma bactéria. Conforme a bactéria é consumida, ela é encapsulada em uma vesícula. A vesícula funde-se com um lisossoma e as proteínas no interior do lisossomo digerem a bactéria.
Um macrófago fagocitou uma bactéria potencialmente patogênica em uma vesícula, que então se funde com um lisossoma dentro da célula para que o patógeno possa ser destruído. Outras organelas estão presentes na célula, mas, por simplicidade, não são mostradas.

Vesículas e Vacúolos

Vesículas e vacúolos são sacos de membrana que funcionam no armazenamento e transporte. Os vacúolos são um pouco maiores que as vesículas e a membrana de um vacúolo não se funde com as membranas de outros componentes celulares. As vesículas podem se fundir com outras membranas dentro do sistema celular. Além disso, enzimas dentro de vacúolos de plantas podem quebrar macromoléculas.

CONEXÃO VISUAL
Esta figura mostra o núcleo, ER rugoso, aparelho de Golgi, vesículas e membrana plasmática. O lado direito do ER rugoso é mostrado com uma proteína integral de membrana embutida nele. A parte da proteína voltada para o interior do ER tem um carboidrato ligado a ela. A proteína é mostrada deixando o ER em uma vesícula que se funde com a face cis do aparelho de Golgi. O aparelho de Golgi consiste em várias camadas de membranas, chamadas cisternas. À medida que a proteína passa pelas cisternas, ela é ainda modificada pela adição de mais carboidratos. Eventualmente, deixa a face trans do Golgi em uma vesícula. A vesícula funde-se com a membrana celular, de modo que o carboidrato que estava no interior da vesícula está voltado para o exterior da membrana. Ao mesmo tempo, o conteúdo da vesícula é liberado da célula.
O sistema endomembrana trabalha para modificar, embalar e transportar lipídeos e proteínas. (crédito: modificação do trabalho de Magnus Manske)

Por que a face cis do Golgi não está voltada para a membrana plasmática?

Ribossomos

Os ribossomos são as estruturas celulares responsáveis ​​pela síntese proteica. Quando vistos através de um microscópio eletrônico, os ribossomos livres aparecem como aglomerados ou pequenos pontos flutuando livremente no citoplasma. Os ribossomos podem ser ligados ao lado citoplasmático da membrana plasmática ou ao lado citoplasmático do retículo endoplasmático ( Figura ). A microscopia eletrônica mostrou que os ribossomos consistem em subunidades grandes e pequenas. Os ribossomos são complexos enzimáticos responsáveis ​​pela síntese protéica.

Como a síntese protéica é essencial para todas as células, os ribossomos são encontrados em praticamente todas as células, embora sejam menores nas células procarióticas. Eles são particularmente abundantes em glóbulos vermelhos imaturos para a síntese de hemoglobina, que funciona no transporte de oxigênio por todo o corpo.

Mitocôndria

As mitocôndrias (singular = mitocôndria) são freqüentemente chamadas de “usinas de força” ou “fábricas de energia” de uma célula, porque são responsáveis ​​pela produção de adenosina trifosfato (ATP), a principal molécula transportadora de energia da célula. A formação de ATP a partir da degradação da glicose é conhecida como respiração celular.

As mitocôndrias são organelas de membrana dupla, de forma oval ( Figura ), que possuem seus próprios ribossomos e DNA. Cada membrana é uma bicamada fosfolipídica incorporada com proteínas. A camada interna tem dobras chamadas cristas, que aumentam a área da superfície da membrana interna. A área cercada pelas dobras é chamada de matriz mitocondrial. A crista e a matriz têm papéis diferentes na respiração celular.

De acordo com nosso tema de forma após a função, é importante ressaltar que as células musculares têm uma concentração muito alta de mitocôndrias, porque as células musculares precisam de muita energia para se contrair.

Esta micrografia eletrônica de transmissão de uma mitocôndria mostra uma membrana externa oval e uma membrana interna com muitas dobras chamadas de cristas. Dentro da membrana interna é um espaço chamado matriz mitocondrial.
Esta eletromicrografia de transmissão mostra uma mitocôndria como vista com um microscópio eletrônico. Observe as membranas interna e externa, as cristas e a matriz mitocondrial. (crédito: modificação do trabalho de Matthew Britton; dados da barra de escala de Matt Russell)

Peroxissomas

Os peroxissomas são pequenos organelos redondos cercados por membranas únicas. Eles realizam reações de oxidação que quebram ácidos graxos e aminoácidos. Eles também desintoxicam muitos venenos que podem entrar no corpo. O álcool é desintoxicado pelos peroxissomos nas células do fígado. Um subproduto dessas reações de oxidação é o peróxido de hidrogênio, H 2 O 2 , que está contido nos peroxissomos para evitar que o produto químico cause danos aos componentes celulares fora da organela. O peróxido de hidrogênio é decomposto com segurança por enzimas peroxissômicas em água e oxigênio.

Células animais versus células vegetais

Apesar de suas semelhanças fundamentais, existem algumas diferenças marcantes entre as células animais e vegetais (ver Tabela). As células animais têm centríolos, centrossomas (discutidos sob o citoesqueleto) e lisossomos, enquanto as células vegetais não. Células vegetais têm uma parede celular, cloroplastos, plasmodesmas e plastídios usados ​​para armazenamento, e um grande vacúolo central, enquanto que as células animais não.

A parede da célula

Na Figura b , o diagrama de uma célula vegetal, você vê uma estrutura externa à membrana plasmática chamada parede celular. A parede celular é uma cobertura rígida que protege a célula, fornece suporte estrutural e dá forma à célula. As células fúngicas e protistas também possuem paredes celulares.

Enquanto o principal componente das paredes celulares procarióticas é o peptidoglicano, a principal molécula orgânica na parede celular da planta é a celulose, um polissacarídeo composto de longas cadeias retas de unidades de glicose. Quando a informação nutricional se refere à fibra alimentar, refere-se ao teor de celulose dos alimentos.

Cloroplastos

Como as mitocôndrias, os cloroplastos também possuem seu próprio DNA e ribossomos. Os cloroplastos funcionam na fotossíntese e podem ser encontrados em células eucarióticas, como plantas e algas. Na fotossíntese, dióxido de carbono, água e energia luminosa são usados ​​para produzir glicose e oxigênio. Esta é a principal diferença entre plantas e animais: As plantas (autotróficas) são capazes de produzir seus próprios alimentos, como a glicose, enquanto os animais (heterotróficos) precisam confiar em outros organismos para seus compostos orgânicos ou fonte de alimento.

Como as mitocôndrias, os cloroplastos possuem membranas externa e interna, mas dentro do espaço fechado pela membrana interna de um cloroplasto há um conjunto de sacos de membrana interconectados e empilhados, cheios de fluido, chamados tilacóides ( Figura ). Cada pilha de thylakoids é chamada de granum (plural = grana). O fluido envolvido pela membrana interna e ao redor da grana é chamado de estroma.

Esta ilustração mostra um cloroplasto, que possui uma membrana externa e uma membrana interna. O espaço entre as membranas externa e interna é chamado de espaço intermembranoso. Dentro da membrana interna são estruturas planas semelhantes a panquecas chamadas thylakoids. Os thylakoids formam pilhas chamadas grana. O líquido dentro da membrana interna é chamado de estroma, e o espaço dentro do tilacoide é chamado de espaço tilacoide.
Este diagrama simplificado de um cloroplasto mostra a membrana externa, a membrana interna, os tilacóides, o grana e o estroma.

Os cloroplastos contêm um pigmento verde chamado clorofila, que capta a energia da luz solar para a fotossíntese. Como as células vegetais, os protistas fotossintéticos também têm cloroplastos. Algumas bactérias também realizam a fotossíntese, mas não possuem cloroplastos. Seus pigmentos fotossintéticos estão localizados na membrana tilacoide dentro da própria célula.

EVOLUÇÃO EM AÇÃO

EndossimbioseMencionamos que tanto as mitocôndrias quanto os cloroplastos contêm DNA e ribossomos. Você já se perguntou por quê? Fortes evidências apontam para a endossimbiose como explicação.

A simbiose é uma relação na qual organismos de duas espécies diferentes vivem em íntima associação e tipicamente exibem adaptações específicas entre si. Endossimbiose ( endo- = dentro) é uma relação na qual um organismo vive dentro do outro. Relações endossimbióticos abundam na natureza. Micróbios que produzem vitamina K vivem dentro do intestino humano. Esta relação é benéfica para nós porque somos incapazes de sintetizar a vitamina K. Ela também é benéfica para os micróbios porque eles são protegidos de outros organismos e são fornecidos um habitat estável e alimento abundante vivendo dentro do intestino grosso.

Os cientistas há muito notam que as bactérias, mitocôndrias e cloroplastos são semelhantes em tamanho. Também sabemos que mitocôndrias e cloroplastos têm DNA e ribossomos, assim como as bactérias.

Os cientistas acreditam que as células hospedeiras e as bactérias formaram uma relação endossimbiótica mutuamente benéfica quando as células hospedeiras ingeriram bactérias aeróbicas e cianobactérias, mas não as destruíram. Através da evolução, essas bactérias ingeridas tornaram-se mais especializadas em suas funções, com as bactérias aeróbias tornando-se mitocôndrias e as bactérias fotossintéticas tornando-se cloroplastos.

O Vacúolo Central

Anteriormente, mencionamos os vacúolos como componentes essenciais das células vegetais. Se você observar a Figura , verá que as células vegetais possuem um vacúolo central grande que ocupa a maior parte da célula. O vacúolo central desempenha um papel fundamental na regulação da concentração de água da célula em condições ambientais variáveis.

Nas células vegetais, o líquido dentro do vacúolo central fornece pressão de turgor, que é a pressão externa causada pelo fluido dentro da célula. Você já notou que, se esquecer de regar uma planta por alguns dias, ela murcha? Isso porque, à medida que a concentração de água no solo se torna menor do que a concentração de água na planta, a água se move para fora dos vacúolos centrais e do citoplasma e para o solo. Quando o vacúolo central encolhe, ele deixa a parede celular sem suporte.

Esta perda de suporte para as paredes celulares de uma planta resulta na aparência murcha. Além disso, esse fluido tem um sabor muito amargo, o que desestimula o consumo de insetos e animais. O vacúolo central também funciona para armazenar proteínas no desenvolvimento de células-semente.

Matriz Extracelular de Células Animais

A maioria das células animais libera materiais no espaço extracelular. Os componentes primários destes materiais são as glicoproteínas e o colágeno da proteína. Coletivamente, esses materiais são chamados de matriz extracelular ( Figura ). Não apenas a matriz extracelular mantém as células juntas para formar um tecido, mas também permite que as células dentro do tecido se comuniquem umas com as outras.

Esta ilustração mostra a membrana plasmática. Embutidos na membrana plasmática estão as proteínas integrais da membrana, chamadas integrinas. No exterior da célula é uma vasta rede de fibras de colágeno, que são ligadas às integrinas através de uma proteína chamada fibronectina. Os complexos de proteoglicanos também se estendem da membrana plasmática para a matriz extracelular. Uma visão ampliada mostra que cada complexo proteoglicano é composto de um núcleo de polissacarídeo. As proteínas se ramificam desse núcleo e os carboidratos se ramificam das proteínas. O interior da membrana citoplasmática é revestido por microfilamentos do citoesqueleto.
A matriz extracelular consiste em uma rede de substâncias secretadas pelas células.

A coagulação do sangue fornece um exemplo do papel da matriz extracelular na comunicação celular. Quando as células que revestem um vaso sanguíneo são danificadas, elas exibem um receptor de proteína chamado fator tecidual. Quando o fator tecidual se liga a outro fator na matriz extracelular, faz com que as plaquetas adiram à parede do vaso sanguíneo danificado, estimula as células musculares lisas adjacentes no vaso sanguíneo a se contraírem (assim constringindo o vaso sanguíneo) e inicia uma série de etapas que estimulam as plaquetas a produzir fatores de coagulação.

Junções Intercelulares

As células também podem se comunicar umas com as outras por contato direto, chamadas de junções intercelulares. Existem algumas diferenças nas maneiras como as células de plantas e animais fazem isso. Plasmodesmata (singular = plasmodesma) são junções entre as células vegetais, enquanto os contatos das células animais incluem junções apertadas e lacunas e desmossomos.

Em geral, longos trechos das membranas plasmáticas das células vegetais vizinhas não podem se tocar porque estão separados pelas paredes celulares que cercam cada célula. Plasmodesmata são numerosos canais que passam entre as paredes celulares das células vegetais adjacentes, conectando seu citoplasma e permitindo que moléculas sinalizadoras e nutrientes sejam transportados de célula para célula ( Figura a ).

A parte a mostra duas células vegetais lado a lado. Um canal, ou plasmodesma, na parede celular permite que moléculas fluidas e pequenas passem do citoplasma de uma célula para o citoplasma de outra. A parte b mostra duas membranas celulares unidas por uma matriz de junções apertadas. A parte c mostra duas células fundidas por um desmossomo. As caderinas se estendem de cada célula e juntam as duas células juntas. Filamentos intermediários conectam-se a caderinas no interior da célula. A parte d mostra duas células unidas com poros de proteína chamados junções comunicantes que permitem a passagem de água e pequenas moléculas.
Existem quatro tipos de conexões entre as células. (a) Um plasmodesma é um canal entre as paredes celulares de duas células vegetais adjacentes. (b) Junções apertadas unem células animais adjacentes. (c) Desmossomas juntam duas células animais juntas. (d) As junções de intervalo agem como canais entre as células animais. (crédito b, c, d: modificação do trabalho por Mariana Ruiz Villareal)

Uma junção apertada é uma vedação estanque entre duas células animais adjacentes ( Figura b ). Proteínas seguram as células firmemente umas contra as outras. Essa aderência forte evita que materiais vazem entre as células. Junções apertadas são tipicamente encontradas no tecido epitelial que reveste órgãos e cavidades internas e compõem a maior parte da pele. Por exemplo, as junções apertadas das células epiteliais que revestem a bexiga urinária impedem que a urina vaze para o espaço extracelular.

Também são encontrados apenas em células animais desmossomas , que atuam como pontos de solda entre células epiteliais adjacentes ( Figura c ). Eles mantêm as células juntas em uma formação em forma de folha em órgãos e tecidos que se estendem, como a pele, coração e músculos.

As junções de folga em células animais são como plasmodesmos em células de plantas, pois são canais entre células adjacentes que permitem o transporte de íons, nutrientes e outras substâncias que permitem que as células se comuniquem ( Figura d ). Estruturalmente, entretanto, as junções comunicantes e plasmodesmos diferem.

Componentes de células procarióticas e eucarióticas e suas funções
Componente Celular Função Presente em procariontes? Presente em células animais? Presente em células vegetais?
Membrana de plasma Separa a célula do ambiente externo; controla a passagem de moléculas orgânicas, íons, água, oxigênio e resíduos para dentro e para fora da célula sim sim sim
Citoplasma Fornece estrutura para célula; local de muitas reações metabólicas; meio em que organelas são encontradas sim sim sim
Nucleóide Localização do DNA sim Não Não
Núcleo Organela celular que abriga o DNA e dirige a síntese de ribossomos e proteínas Não sim sim
Ribossomos Síntese proteíca sim sim sim
Mitocôndria Produção de ATP / respiração celular Não sim sim
Peroxissomas Oxidiza e decompõe os ácidos graxos e aminoácidos e desintoxica os venenos Não sim sim
Vesículas e vacúolos Armazenamento e transporte; função digestiva nas células vegetais Não sim sim
Centrossoma Papel não especificado na divisão celular em células animais; centro organizador de microtúbulos em células animais Não sim Não
Lisossomos Digestão de macromoléculas; reciclagem de organelos desgastados Não sim Não
Parede celular Proteção, suporte estrutural e manutenção de forma celular Sim, principalmente peptidoglicano em bactérias, mas não Archaea Não Sim, principalmente celulose
Cloroplastos Fotossíntese Não Não sim
Retículo endoplasmático Modifica proteínas e sintetiza lipídios Não sim sim
Aparelho de Golgi Modifica, classifica, marca, distribui e distribui lipídios e proteínas Não sim sim
Citoesqueleto Mantém a forma da célula, protege as organelas em posições específicas, permite que o citoplasma e as vesículas se movam dentro da célula e permite que os organismos unicelulares se movam de forma independente sim sim sim
Flagelos Locomoção celular Alguns Alguns Não, exceto para alguns espermatozóides vegetais.
Cílios Locomoção celular, movimento de partículas ao longo da superfície extracelular da membrana plasmática e filtração Não Alguns Não

Esta tabela fornece os componentes das células procarióticas e eucarióticas e suas respectivas funções.

Resumo da seção

Como uma célula procariótica, uma célula eucariótica tem uma membrana plasmática, citoplasma e ribossomos, mas uma célula eucariótica é tipicamente maior que uma célula procariótica, tem um núcleo verdadeiro (significando seu DNA circundado por uma membrana) e tem outras membranas. organelas encadernadas que permitem a compartimentalização de funções. A membrana plasmática é uma bicamada fosfolipídica incorporada com proteínas. O nucléolo dentro do núcleo é o local para a montagem do ribossomo. Os ribossomos são encontrados no citoplasma ou estão ligados ao lado citoplasmático da membrana plasmática ou retículo endoplasmático. Eles realizam a síntese de proteínas. As mitocôndrias realizam respiração celular e produzem ATP. Os peroxissomas quebram ácidos graxos, aminoácidos e algumas toxinas. Vesículas e vacúolos são compartimentos de armazenamento e transporte. Nas células vegetais, os vacúolos também ajudam a decompor macromoléculas.

As células animais também têm um centrossoma e lisossomos. O centrossomo tem dois corpos, os centríolos, com um papel desconhecido na divisão celular. Os lisossomos são as organelas digestivas das células animais.

Células vegetais têm uma parede celular, cloroplastos e um vacúolo central. A parede celular da planta, cujo componente primário é a celulose, protege a célula, fornece suporte estrutural e dá forma à célula. A fotossíntese ocorre nos cloroplastos. O vacúolo central se expande, ampliando a célula sem a necessidade de produzir mais citoplasma.

O sistema endomembranar inclui o envelope nuclear, o retículo endoplasmático, o aparelho de Golgi, os lisossomas, as vesículas, bem como a membrana plasmática. Esses componentes celulares trabalham juntos para modificar, embalar, marcar e transportar lipídios e proteínas da membrana.

O citoesqueleto tem três tipos diferentes de elementos protéicos. Os microfilamentos fornecem rigidez e forma à célula e facilitam os movimentos celulares. Filamentos intermediários carregam tensão e ancoram o núcleo e outras organelas no lugar. Os microtúbulos ajudam a célula a resistir à compressão, servem como pistas para as proteínas motoras que movem as vesículas através da célula e puxam os cromossomos replicados para as extremidades opostas de uma célula em divisão. Eles também são os elementos estruturais dos centríolos, flagelos e cílios.

Células animais se comunicam através de suas matrizes extracelulares e são conectadas umas às outras por junções apertadas, desmossomos e junções comunicantes. Células vegetais são conectadas e se comunicam umas com as outras por plasmodesmas.

Referências:

Glossário

parede celular
um revestimento de células rígidas feito de celulose em plantas, peptidoglicano em bactérias, compostos não peptidoglicano em Archaea e quitina em fungos que protege a célula, fornece suporte estrutural e dá forma à célula
vacúolo central
uma grande organela celular vegetal que atua como um compartimento de armazenamento, reservatório de água e local de degradação de macromoléculas
cloroplasto
uma organela celular vegetal que realiza fotossíntese
cílio
(cílios): uma estrutura curta semelhante a um cabelo que se estende da membrana plasmática em grande número e é usada para mover uma célula inteira ou mover substâncias ao longo da superfície externa da célula.
citoplasma
toda a região entre a membrana plasmática e o invólucro nuclear, consistindo de organelas suspensas no citosol semelhante a gel, no citoesqueleto e em vários produtos químicos
citoesqueleto
a rede de fibras de proteína que coletivamente mantém a forma da célula, protege algumas organelas em posições específicas, permite que o citoplasma e as vesículas se movam dentro da célula e permite que os organismos unicelulares se movam
citosol
o material semelhante ao gel do citoplasma no qual as estruturas celulares estão suspensas
desmossoma
uma ligação entre as células epiteliais adjacentes que se forma quando as caderinas na membrana plasmática se ligam aos filamentos intermediários
sistema endomembranoso
o grupo de organelas e membranas em células eucarióticas que trabalham em conjunto para modificar, embalar e transportar lipídios e proteínas
retículo endoplasmático (ER)
uma série de estruturas membranosas interconectadas dentro de células eucarióticas que coletivamente modificam proteínas e sintetizam lipídios
Matriz extracelular
o material, principalmente colágeno, glicoproteínas e proteoglicanos, secretados a partir de células animais que mantêm as células unidas como um tecido, permite que as células se comuniquem umas com as outras e fornece proteção mecânica e ancoragem para as células do tecido.
flagelo
(flagelo): a estrutura longa em forma de cabelo que se estende da membrana plasmática e é usada para mover a célula
junção de fenda
um canal entre duas células animais adjacentes que permite que íons, nutrientes e outras substâncias de baixo peso molecular passem entre as células, permitindo que as células se comuniquem
Aparelho de Golgi
um organelo eucariótico composto de uma série de membranas empilhadas que classifica, identifica e embala lipídios e proteínas para distribuição
lisossoma
uma organela em uma célula animal que funciona como o componente digestivo da célula; quebra proteínas, polissacarídeos, lipídios, ácidos nucléicos e até organelas desgastadas
mitocôndria
(singular: mitocôndria) as organelas celulares responsáveis ​​por realizar a respiração celular, resultando na produção de ATP, principal molécula transportadora de energia da célula
envelope nuclear
a estrutura de dupla membrana que constitui a porção mais externa do núcleo
nucléolo
o corpo de coloração escura dentro do núcleo que é responsável pela montagem de subunidades ribossômicas
núcleo
a organela celular que abriga o DNA da célula e direciona a síntese de ribossomos e proteínas
peroxissoma
uma organela pequena e redonda que contém peróxido de hidrogênio, oxida ácidos graxos e aminoácidos e desintoxica muitos venenos
membrana de plasma
uma bicamada fosfolipídica com proteínas incorporadas (integrais) ou ligadas (periféricas) que separa o conteúdo interno da célula do ambiente circundante
plasmodesma
pluralmodesmata) um canal que passa entre as paredes celulares das células vegetais adjacentes, conecta seu citoplasma e permite que os materiais sejam transportados de célula para célula
ribossomo
uma estrutura celular que realiza a síntese de proteínas
retículo endoplasmático rugoso (RER)
a região do retículo endoplasmático que está repleta de ribossomos e se envolve na modificação de proteínas
retículo endoplasmático liso (SER)
a região do retículo endoplasmático que tem poucos ou nenhum ribossoma em sua superfície citoplasmática e sintetiza carboidratos, lipídios e hormônios esteróides; desintoxica produtos químicos como pesticidas, conservantes, medicamentos e poluentes ambientais, e armazena íons de cálcio
junção apertado
uma vedação firme entre duas células animais adjacentes criadas pela aderência à proteína
vacúolo
um saco ligado à membrana, um pouco maior que uma vesícula, que funciona no armazenamento e transporte celular
vesícula
um pequeno saco ligado à membrana que funciona no armazenamento e transporte celular; sua membrana é capaz de se fundir com a membrana plasmática e as membranas do retículo endoplasmático e aparelho de Golgi

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