Organelas celulares 1
Organelas celulares Procariontes X Eucariontes pro primeira cario - núcleo eu - verdadeiro cario - núcleo Cromossomos livres no citoplasma Cromossomos envoltos por membrana Bactérias, arqueobactérias Células animais e vegetais Há dois tipos básicos de células: As procariotas, cujo os cromossomos ficam dispersos no núcleo, já que não há a presença da carioteca, membrana responsável por envolver o DNA. São exemplos as bactérias, arqueobactérias; As eucariotas, cujo DNA fica armazenado dentro de um compartimento membranoso, chamado de carioteca. São exemplos as células animais (NÓS) e as células vegetais; 2
Organelas celulares Procariontes X Eucariontes pro primeira cario - núcleo Cromossomos livres no citoplasma Bactérias, Protozoários, etc eu - verdadeiro cario - núcleo Cromossomos envoltos por membrana Células animais e vegetais Nós, como representantes do grupo animal, temos células do tipo EUCARIÓTICAS. Pra lembrar: Quem tem células EUcarioticas???? EU! 3
Células procariontes são POBRES em membrana As células procariontes são pobres em membranas, pois não possuem muitas estruturas com envoltório membranoso. Basicamente consideramos a própria membrana dos procariontes como a única membrana de sua composição. 4
As células eucariontes são compartimentadas Membrana plasmática + envoltório nuclear Compartimentalização dos processos = eficiência A célula eucariótica é dividida em duas partes morfologicamente distintas: o núcleo, e o citoplasma. O núcleo é envolto por uma membrana, chamada de envoltório nuclear. Já o citoplasma fica envolto pela membrana plasmática. No caso das células vegetais, além da membrana na parte exterior ainda temos a presença de uma parede celular. Essa compartimentalização cria microambientes capazes de separar diversos processos metabólicos celulares; a célula eucarionte funciona como uma fábrica que organiza em diversas seções o que deve ser realizado pela célula. A compartimentalização aumenta a eficiência celular = a separação possibilita que as células tenham um maior tamanho sem prejuízo de suas funções 5
O que são organelas no fim das contas... Aqui nós consideraremos: todas as estruturas intracelulares que desempenham funções bem definidas; Responsáveis pelo funcionamento celular. Alguns autores consideram como organelas celulares apenas as estruturas envoltas por membranas, já outros consideram, assim como nós, organelas celulares como todas as estruturas presentes no interior celular. As organelas são os compartimentos que realizam diversos processos, que juntos somam o funcionamento celular. 6
Parede Celular Plantas e procariontes apresentam paredes celulares exteriores à membrana Paredes rígidas polissacarídeos (celulose, peptideoglicanos) Proteção mecânica, contra parasitas, fármacos Membrana Plasmática Separa o ambiente intracelular x extracelular; Bicamada lipídica fosfolipídios; 7
A membrana plasmática é então responsável por separar o ambiente intracelular do ambiente extracelular, mantendo o meio sempre constante para o perfeito funcionamento celular (condições de ph, concentrações de solutos e solventes. A membrana celular funciona como um filtro, selecionando o que entra e o que sai das células, essa passagem é realizada com auxilio das proteínas que ficam nas membranas, formando canais específicos para a passagem de moléculas. As unidades de membrana são camadas bilipidicas formada por fosfolipídeos (lipídios + íons = parte apolar + parte polar ver aula 1), sua composição apolar+polar auxilia na seleção das moléculas que devem atravessá-la Mitocôndrias Produção de ATP a partir de glicose e ácidos graxos (lipídeos) RESPIRAÇÃO CELULAR Número variável demanda energética celular Divisão independente Presença de DNA circular (bactérias) Organela composta por duas membranas (membrana externa porinas semelhantes à bactérias) Membrana interna = maior seletividade Origem: associação simbiótica entre um eucarioto anaeróbico e um procarioto aeróbico. 8
As mitocôndrias são organelas responsáveis pelo processo de RESPIRAÇÃO CELULAR, pelo qual a célula produz energia na forma de ATP e calor como produtos a partir do metabolismo de carboidratos e lipídios; Como é encarregada de produzir energia para suprir a célula e como cada célula tem diferentes necessidades energéticas, o número de mitocôndrias é variável, sendo proporcional a demanda enérgica de cada célula (uma célula muscular tem mais mitocôndrias do que uma célula óssea por exemplo). Para isso, as mitocôndrias tem divisão independente da divisão celular, são formadas a partir de mitocôndrias preexistentes. AS mitocôndrias apresentam DNA próprio que sintetiza algumas das proteínas necessárias ao seu funcionamento. O DNA das mitocôndrias é circular bem como o de bactérias. Essa organela é composta por duas membranas, uma mais interna, que forma as cristas mitocondriais e outra mais externa, que em sua composição possui porinas (proteínas de membrana) com composição semelhante a encontrada em bactérias. A membrana interna, devido a sua composição possui maior seletividade que a membrana externa, impedindo a passagem até mesmo de moléculas pequenas, como íons. A origem das mitocôndrias é aceita como sendo resultado da endossimbiose entre um eucarioto anaeróbico e um procarioto aeróbico, um organismo primordial englobou o outro e eles passaram a viver em harmonia, ao ponto de através de processos evolutivos se tornarem um único ser vivo. O DNA mitocondrial apresenta poucos genes devido à uma gradual transferência do material genético mitocondrial para o nuclear. Respiração Celular será abordado com detalhes em aulas posteriores; ATP- molécula utilizada pela célula como fonte energética, será vista com mais detalhes nas próx aulas. 9
Cloroplasto Presente em algas e vegetais superiores; Presença de clorofila luz é convertida em energia química; 6CO2 + H2O C6H12O6 + 6O2 Pigmentos acessórios (carotenoides) Apresentam duas membranas; DNAc e RNA; Origem simbiótica; Os cloroplastos, bem como as mitocondrias, tem origem simbiótica. São organelas presentes em algas e vegetais superiores (organismos fotossintetizantes), apresentam em seu estroma os tilacoides onde estão as moléculas de clorofila, que é responsável pela realização de um processo chamado fotossintese. Esse processo será visto nas próximas aulas, por hora é importante sabermos que a clorofila converte energia eletromagnética (luz) em energia química (glicose). Além da clorofila existem algumas outras moléculas, chamadas de pigmentos acessórios (exemplo: carotenoides) que também realizam fotossíntese. O cloroplasto, assim como as mitocondrias, apresentam duas camadas envoltórias, onde a mais interior também apresenta similaridades com a membrana de procariontes. O clorosplasto tem em seu interior molécula de DNA circular e RNA, comum à bactérias. 10
Ribossomos Estrutura composta por RNAr + Proteínas Responsável pela síntese de proteínas leitura do da molécula de RNAm RER, envoltório nuclear ou livres no citoplasma Sua principal função é sintetizar fitas proteicas de RNA complementares às já existentes e produzir enzimas. As proteínas produzidas pelos polirribossomas geralmente permanecem dentro da célula para uso interno. Já as enzimas produzidas pelos ribossomas aderidos à parede do retículo endoplasmático são armazenadas em vesículas que são transportadas para o complexo de Golgi, onde são "empacotadas" e enviadas para fora da célula. 11
Retículo Endoplasmático Sistema de membranas interconectadas, de forma contínua, que delimitam a luz. Composto pelo Retículo Endoplasmático Rugoso (RER) e Retículo Endoplasmático Liso (REL) RER apresenta ribossomos em sua superfície voltada para o citosol REL apresenta uma superfície lisa O retículo endoplasmatico consiste em membranas intercomunicadas formando canais de forma contínua. São separados em duas regiões: retícula endoplasmatico liso e rugoso, onde o segundo tem ribossomos aderidos a sua parede exterior. 12
Funções: Síntese proteica Síntese e modificação de lipídeos (esteroides) Comunicação entre organelas Desentoxificação Armazenamento de Ca + Glicogenólise Produção de lipídios - Uma importante função de retículo endoplasmático liso é a produção de lipídios. A lecitina e o colesterol, por exemplo, os principais componentes lipídicos de todas as membranas celulares são produzidos no REL. Outros tipos de lipídios produzidos no retículo liso são os hormônios esteroides, entre os quais estão a testosterona e os estrógeno, hormônios sexuais produzidos nas células das gônadas de animais vertebrados. Desintoxicação- O retículo endoplasmático liso também participa dos processos de desintoxicação do organismo. Nas células do fígado, o REL, absorve substâncias tóxicas, modificando-as ou destruindo-as, de modo a não causarem danos ao organismo. É a atuação do retículo das células hepáticas que permite eliminar parte do álcool, medicamentos e outras substâncias potencialmente nocivas que ingerimos. Armazenamento de substâncias - Dentro das bolsas do retículo liso também pode haver armazenamento de substâncias. Os vacúolos das células vegetais, por exemplo, são bolsas membranosas derivadas do retículo que crescem pelo acúmulo de soluções aquosas ali armazenadas. Produção de proteínas - O retículo endoplasmático rugoso, graças à presença dos ribossomos, é responsável por boa parte da produção de proteínas da célula. As proteínas fabricadas nos ribossomos do RER penetram nas bolsas e se deslocam em direção ao aparelho de Golgi, passando pelos estreitos e tortuosos canais co retículo endoplasmático liso. 13
Complexo de Golgi Região onde se concentram vesículas achatadas; Organela responsável pelo endereçamento das moléculas sintetizadas na célula Vesículas de Secreção Processamento de proteínas e lipídeos; Síntese de polissacarídeos; Formação de membranas celulares; Formação do acrossomo. Complexo de vesículas achatadas com função similar; é uma organela responsável principalmente pelo endereçamento de moléculas sintetizadas pelas células, através da formação de vesículas de secreção. Além dessa função o complexo de Golgi é responsável pelo processamento de proteínas e lipídios (sulfatação, adenilação, etc); também é responsável pela síntese de polissacarídeos, formação dos componentes da membrana celular e formação do acrossomo durante a gametogênese (o acrossoma contém enzimas que auxiliam a entrada do espermatozoide no óvulo) 14
O complexo de Golgi recebe várias moléculas que são produzidas pelo RE. Em detalhe, a formação das vesículas de secreção. 15
Lisossomos Organelas cujo interior é ácido e contém enzimas hidrolíticas; Essas enzimas são usadas para digerir moléculas introduzidas por fagocitose ou então organelas da própria célula; Renovação dos componentes. Lisossomos são organelas que possuem interior ácido com presença de enzimas hidrolíticas que são responsáveis pela digestão de moléculas introduzidas, mas também por moléculas/organelas presentes na própria célula. O lisossomo tem como papel fundamental a renovação das organelas celulares e de moléculas que não serão utilizadas pelo metabolismo celular. 16
Peroxissomos Organelas que contém enzimas oxidativas; Contém o maior suprimento de catalase celular H2O2 2H2O +O2 Fígado e Rim; Enzimas da beta-oxidação de ácidos graxos (acetil co-a e ATP), metabolismo do ácido úrico Desintoxicação >50% do álcool Os peroxissomos são organelas que possuem em seu interior enzimas oxidativas, principalmente catalase celular. Tem uma função essencial ao metabolismo celular que é a neutralização da água oxigenada que é produzida como subproduto celular e é extremamente tóxica ao organismo. Além disso possuem enzimas responsáveis pela oxidação de ácidos graxos (lipidio) e metabolismo de ácido úrico (sistema excretor). São essenciais à desintoxicação causada pelo álcool nas células. Devido à identificação de marcadores capazes de reagir com essas enzimas os peroxissomos são facilmente visualizados nos rins e fígado. 17
Vacúolos São estruturas envoltas por uma membrana lipídica; São característicos de células vegetais, mas células animais também o tem; Servem como estrutura de reserva para carboidratos, proteínas, gordura, água e oxigênio. São estruturas membranosas que estão presentes mais evidentemente nas células vegetais, mas também são essencias as células animais. São estruturas encarregadas do armazenamento e da regulação das células. Em seu interior armazenam diversas substancias como: carboidratos, proteínas, gordura, água e oxigênio. Quanto à regulaçao são encarregadas de manter as ótimas as concentrações de sais, água, íons e enzimas no interior celular. 18
Citoesqueleto Presente nas células eucariontes estrutura proteica; Responsável pelos diferentes formatos celulares existentes Contração, movimentação de organelas, pseudópodes Centríolo estrutura essencial durante divisão celular O citoesqueleto está presente apenas nas células eucariontes. São estruturas proteicas responsaveis pelos diferentes formatos celulares existentes. Na célula além da função de sustentação, o citoesqueleto é responsável pela contração celular, movimentação de organelas, formação de pseudopodes, flagelo, cilios e etc. O citoesqueleto é dividido em três tipos que são relacionados com sua constituição proteica: os microfilamentos, microtúbulos e filamentos intermediários. É importante ressaltar a existência do centríolo que é composto por microtubulos, como veremos daqui algumas aulas, estas estruturas são fundamentais para a divisão celular, auxiliando na segregação dos cromossomos. 19
Estrutura que contém o DNA; Núcleo Informações para a formação do individuo e para a identidade celular; Revestido por duas membranas de bicamada lipídica carioteca (envoltório nuclear) Membrana repleta de poros; DNA + proteínas (histonas) nucléolo Ver site: http://rachacuca.com.br/educacao/biologia/nucleo-celular/ 20
Exercícios 1) (Fuvest-2001) Células animais, quando privadas de alimento, passam a degradar partes de si mesmas como fonte de matéria-prima para sobreviver. A organela citoplasmática diretamente responsável por essa degradação é: a) o aparelho de Golgi. b) o centríolo. c) o lisossomo. d) a mitocôndria. e) o ribossomo. 1) (Fuvest-2001) Células animais, quando privadas de alimento, passam a degradar partes de si mesmas como fonte de matéria-prima para sobreviver. A organela citoplasmática diretamente responsável por essa degradação é: a) o aparelho de Golgi. b) o centríolo. c) o lisossomo. d) a mitocôndria. e) o ribossomo. 21
2) (Fuvest-2003) As mitocôndrias são consideradas as casas de força das células vivas. Tal analogia refere-se ao fato de as mitocôndrias a) estocarem moléculas de ATP produzidas na digestão dos alimentos. b) produzirem ATP com utilização de energia liberada na oxidação de moléculas orgânicas. c) consumirem moléculas de ATP na síntese de glicogênio ou de amido a partir de glicose. d) serem capazes de absorver energia luminosa utilizada na síntese de ATP. e) produzirem ATP a partir da energia liberada na síntese de amido ou de glicogênio 2) (Fuvest-2003) As mitocôndrias são consideradas as casas de força das células vivas. Tal analogia refere-se ao fato de as mitocôndrias a) estocarem moléculas de ATP produzidas na digestão dos alimentos. b) produzirem ATP com utilização de energia liberada na oxidação de moléculas orgânicas. c) consumirem moléculas de ATP na síntese de glicogênio ou de amido a partir de glicose. d) serem capazes de absorver energia luminosa utilizada na síntese de ATP. e) produzirem ATP a partir da energia liberada na síntese de amido ou de glicogênio 22
3)(UFRRJ)Observando-se uma célula, ao microscópio eletrônico, verifica-se a existência de um sistema membranoso, cujas membranas delimitam canais interligados em forma de túbulos. Este sistema membranoso é denominado a) retículo endoplasmático. b) vacúolo autofágico. c) lisossoma. d) crista mitocondrial. e ) vacúolo digestivo. 3)(UFRRJ)Observando-se uma célula, ao microscópio eletrônico, verifica-se a existência de um sistema membranoso, cujas membranas delimitam canais interligados em forma de túbulos. Este sistema membranoso é denominado a) retículo endoplasmático. b) vacúolo autofágico. c) lisossoma. d) crista mitocondrial. e ) vacúolo digestivo. 23
4) (Mack-1997) Células musculares, células glandulares e células de um microorganismo de água doce, deverão ter bem desenvolvidas as seguintes organelas, respectivamente: a) cloroplastos, mitocôndrias e centríolos. b) complexo de Golgi, retículo endoplasmático liso e lisossomos. c) mitocôndrias, complexo de Golgi e vacúolo contrátil. d) retículo endoplasmático rugoso, mitocôndrias e complexo de Golgi. e) centríolos, vacúolo contrátil e lisossomos 4) (Mack-1997) Células musculares, células glandulares e células de um microorganismo de água doce, deverão ter bem desenvolvidas as seguintes organelas, respectivamente: a) cloroplastos, mitocôndrias e centríolos. b) complexo de Golgi, retículo endoplasmático liso e lisossomos. c) mitocôndrias, complexo de Golgi e vacúolo contrátil. d) retículo endoplasmático rugoso, mitocôndrias e complexo de Golgi. e) centríolos, vacúolo contrátil e lisossomos 24
5) (UFSCar-2008) Em uma célula vegetal o material genético concentra-se no interior do núcleo, o qual é delimitado por uma membrana. Além dessa região, material genético também é encontrado no interior do a) retículo endoplasmático e complexo Golgiense. b) complexo Golgiense e cloroplasto. c) lisossomo e retículo endoplasmático. d) lisossomo e mitocôndria. e) cloroplasto e mitocôndria. 5) (UFSCar-2008) Em uma célula vegetal o material genético concentra-se no interior do núcleo, o qual é delimitado por uma membrana. Além dessa região, material genético também é encontrado no interior do a) retículo endoplasmático e complexo Golgiense. b) complexo Golgiense e cloroplasto. c) lisossomo e retículo endoplasmático. d) lisossomo e mitocôndria. e) cloroplasto e mitocôndria. 25