Definição de organelas
O termo organela é derivado da palavra “órgão” e refere -se a compartimentos dentro da célula que desempenham uma função específica. Esses compartimentos são geralmente isolados do restante do citoplasma através de membranas intracelulares. Essas membranas podem ser semelhantes à membrana plasmática ou feitas de um complemento diferente de lipídios e proteínas. As propriedades de uma membrana são devidas à sua origem, como nas mitocôndrias ou plastídeos, ou devido à sua função específica, como visto na membrana nuclear. Algumas organelas não estão ligadas à membrana e estão presentes como grandes complexos feitos de RNA e proteína, como ribossomos.
As imagens abaixo são representações de células vegetais, animais e bacterianas que mostram organelas comuns.
Existem três grandes desafios para as células à medida que criam organelas. A primeira é a formação e maturação dos blocos básicos de construção da organela. Isso inclui a membrana, suas macromoléculas ligadas à membrana e a maquinaria citoesquelética que molda a organela. Além disso, a organela precisa conter os produtos químicos certos-proteínas, aminoácidos, lipídios, carboidratos ou seus monômeros, juntamente com co-fatores, enzimas e moléculas de sinalização. Essas moléculas devem ser especificamente e, muitas vezes ativamente, transportadas para esses compartimentos subcelulares. Finalmente, as organelas precisam ser mantidas ao longo da vida da célula e segregadas com precisão durante a divisão celular. Existem várias estratégias diferentes usadas pelas células em todo o mundo vivo para realizar essas tarefas.
Diferentes tipos de células geralmente têm predominância de uma certa organela, dependendo de seu papel principal no corpo. Por exemplo, as células do parênquima nas folhas estão cheias de cloroplastos, enquanto as células que formam a raiz são frequentemente privadas dessa organela. Um organismo de célula única ativa, como um paramecium, pode ter um vacúolo em rápida mudança. As células envolvidas na secreção de proteínas geralmente têm uma rede Golgi bem desenvolvida e retículo endoplasmático áspero proeminente.
Exemplos de organelas
Nos organismos eucarióticos, quase todas as células têm um núcleo (exceções incluem glóbulos vermelhos de mamíferos). As outras organelas comuns observadas são mitocôndrias, plastídeos (entre autotróficos), retícula endoplasmática, aparelho de Golgi, lisossomos e vacúolos. Algumas células especiais como neurônios também contêm vesículas sinápticas. Todas essas estruturas estão ligadas à membrana. Complexos macromoleculares como ribossomos, spliceossomos, centríolos e centrossomos não são cercados por uma membrana, mas são organelas importantes na maioria das células, executando funções vitais como organizar o citoesqueleto, sintetizar proteínas e processar o RNA.
As bactérias contêm organelas ligadas a proteínas e lipídicas. Estes podem ser feitos de uma membrana simples de monocamada (Exemplo: Carboxysomes) ou de uma bicamada (magnetossomas). As organelas em procariontes estão sendo estudadas mais extensivamente agora, especialmente com o advento de melhores ferramentas experimentais.
Tipos de organelas
As organelas podem ser classificadas de várias maneiras. A classificação mais simples é baseada em sua origem: se elas estão presentes em procariontes ou eucariotos. Enquanto muitas vias bioquímicas importantes entre essas duas linhagens celulares compartilham uma ascendência comum, um plano celular complexo diferencia a maioria das células eucarióticas. A origem desse tipo em particular de complexidade não é bem conhecido. Os eucariotos são capazes de realizar cadeias finamente reguladas de reações bioquímicas principalmente devido à sua capacidade de ter especialização subcelular. Além disso, a presença de organelas que podem gerar ATP também fornece a energia para impulsionar essas reações metabólicas e sustentar uma célula maior. Por outro lado, o material genético procariótico está localizado em regiões semi-organizadas chamadas nucleóides que geralmente são vistas como parte do citoplasma que contém a maior parte do material genético da célula. Os magnetossomos são outro tipo de organela procariótica, praticamente única ao ser ligada por uma bicamada lipídica. Essas estruturas são formadas por estruturas citoesqueléticas semelhantes a actina que estão envolvidas na formação e localização das organelas dentro da célula.
Essa classificação simplista ocasionalmente encontra dificuldades, no entanto, especialmente com estruturas como mitocôndrias ou cloroplastos que são considerados endossimbiontes antigos. No entanto, em regra, as organelas procarióticas geralmente são mais simples, com menor complexidade em termos de composição química e estrutura da membrana.
Mesmo dentro das células eucarióticas, a presença e a natureza da membrana em torno de um compartimento subcelular é um método comum de classificação. Enquanto os principais compartimentos como lisossomos e retículo endoplasmático são ligados por uma bicamada lipídica, muitas organelas importantes, mas menores interagem livremente com o ambiente citoplasmático. Essas organelas não estão cheias de fluido e, em vez disso, são massas sólidas de proteínas, RNA ou ambas. Ribossomos e spliceossomos são exemplos comuns para organelas que não estão ligadas à membrana. Algumas pessoas classificam as paredes celulares de plantas e bactérias nessa categoria também, uma vez que criaram principalmente a partir da celulose. No entanto, está localizado fora da membrana celular e, portanto, não pode ser realmente considerado uma estrutura intracelular.
Finalmente, algumas organelas podem se reproduzir independentemente do ciclo celular, porque contêm seu próprio material genético. Aqui, plastídeos e mitocôndrias são de particular importância. No entanto, enquanto eles se reproduzem mesmo quando a célula está repousando na fase G0, eles precisam importar a maior parte do mecanismo de duplicação do citoplasma, tornando -os intimamente ligados às necessidades da célula. Mitocôndrias e cloroplastos contêm material genético exclusivo, independente do restante do núcleo e, em muitos casos, seu número dentro da célula pode mudar. Por exemplo, as fibras musculares que enfrentam um aumento na necessidade de ATP, geralmente respondem aumentando o número de mitocôndrias na célula. Plantas e outros autotróficos podem mostrar adaptações semelhantes com cloroplastos.
Funções de organelas
As atividades de uma única célula refletem as de um organismo. As células ingerem nutrientes, digere e transforma -os, metaboliza -os para formar moléculas maiores, respirar e libera resíduos. A maioria das células até contribui para a manutenção do ambiente extracelular, não muito diferente da existência de muitas espécies nas estruturas sociais.
Nutrição
Os organismos unicelulares ingerem alimentos como grandes partículas do meio ambiente e passam por digestão intracelular. Isso precisa da presença de organelas como vacúolos ou fagossomos e lisossomos para transportar enzimas digestivas. Para organismos multicelulares, algumas estruturas especializadas fornecem nutrientes à célula, que os leva a granel ou através de transportadores especiais. Na maioria dos animais grandes, o sistema digestivo cuida da ingestão e quebra de alimentos em unidades monoméricas como glicose e aminoácidos. As enzimas necessárias para esse processo são sintetizadas no retículo endoplasmático áspero e secretadas pela rede Golgi. Os alimentos digeridos são entregues a cada célula através do sistema circulatório, que permite o transporte passivo ou usa energia para adotar ativamente os nutrientes.
Transporte
O transporte intracelular é frequentemente gerenciado através de filamentos citoesqueléticos cruzados que agem como corredores. Esses filamentos formam uma série de caminhos que posicionam organelas e materiais de transporte. Nesta atividade, eles são auxiliados por proteínas motoras que geralmente contêm dois domínios – um para interagir com a carga e o outro para navegar no filamento citoesquelético. Por exemplo, a maioria dos neurônios contém um axônio longo que conduz impulsos elétricos ao longo de seu comprimento. As vesículas sinápticas contendo neurotransmissores frequentemente povoam a extremidade de um axônio e são necessárias para a transmissão do sinal elétrico de um neurônio para o outro na sinapse. Os componentes dessas vesículas são movidos em direção à sinapse ao longo do caminho criado pelos microtúbulos. As proteínas motoras chamadas cinesinas alimentam seu movimento. Outros materiais, como enzimas ou hormônios peptídicos, são transportados pela rede trans Golgi para serem usados pela célula ou serem liberados por exocitose.
Os eventos mais dramáticos do transporte intracelular ocorrem durante a divisão celular. Os cromossomos são segregados e transportados com precisão para pólos opostos da célula através de máquinas celulares complexas e fortemente reguladas. Isso envolve centrossomas, arranjos dinâmicos de microtúbulos e múltiplas alterações na estrutura do cromossomo.
Digestão
Os lisossomos são as principais estruturas envolvidas na digestão intracelular. Eles contêm uma série de enzimas hidrolíticas que são ativadas pelo pH ácido dessas organelas. Essas enzimas são sintetizadas em suas formas inativas no citoplasma antes de serem transportadas para a organela através de canais transmembranares. Os lisossomos podem se fundir com outras organelas, como fagossomos, para digestão em massa. Isso também desempenha um papel importante na imunidade, quando os microorganismos patogênicos são ingeridos por células do sistema imunológico e destruídos pela ação de poderosas enzimas hidrolíticas.
Geração ATP
Os heterotróficos geralmente dependem de mitocrondria para respiração aeróbica e geração de ATP. Os autotróficos canalizam a energia da radiação solar ou outros processos químicos para forjar as ligações de alta energia no ATP. As estruturas membranosas de ambas as organelas são importantes na geração de ATP.
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Organismos grandes e complexos precisam usar um sistema nervoso e um sistema endócrino para manter a homeostase. Dentro de uma célula, a organela mais importante para controle e regulação é o núcleo. As células recebem informações sobre o ambiente externo através de cascatas de sinalização complexas que geralmente resultam em alterações no seu RNA ou conteúdo de proteína. Portanto, o ambiente nuclear é fortemente regulamentado e a importação e a exportação de materiais através do envelope nuclear é um processo importante para a célula. A membrana nuclear possui várias estruturas especiais chamadas poros nucleares e proteínas de transporte chamadas importinas e exportinas mediam a entrada e saída de macromoléculas. Essas macromoléculas podem induzir um gene específico a ser regulado positivamente, influenciar a emenda do RNA, sinalizar o início da divisão celular ou até iniciar o processo de apoptose.
Termos de biologia relacionados
- Apoptose – Morte celular programada que ocorre em organismos multicelulares, precedidos por alterações distintas na morfologia e bioquímica da célula. Comum durante o desenvolvimento e também usado para prevenir doenças.
- Endossimbiontes – organismos que vivem em outros organismos.
- Proteínas motoras – proteínas que funcionam como motores moleculares, convertendo energia química em energia mecânica, enquanto se move ao longo de uma superfície adequada.
- Regulação positiva – Na genética, refere -se a um aumento no número de transcritos de RNA produzidos em um gene. Também pode se referir ao aumento do número de receptores encontrados em uma superfície celular.
Questionário
1. Qual destes é uma função das mitocôndrias? A. ATP e GTP Generation B. Divisão celular C. Transmissão de material genético nuclear D. todos os acima acima
Resposta à pergunta nº 1
A está correto. Tanto o ATP quanto o GTP podem ser gerados durante o ciclo do KREB nas mitocôndrias. Embora as mitocôndrias possam duplicar dentro da célula, sua principal função não deve estar envolvida no processo de divisão celular. Da mesma forma, embora a transmissão de material genético nuclear seja um processo intensivo em energia, não é razoável implicar as mitocôndrias nesse processo.
2. Qual dessas declarações é verdadeira sobre o transporte intracelular? A. As proteínas motoras chamadas cinesinas carregam as vesículas sinápticas ao longo de uma via baseada em actina B. Os centrossomas são importantes na segregação de cromossomos durante a divisão celular C. O retículo endoplasmático suave está envolvido na síntese e secreção de proteínas D. Todos os acima acima
Resposta à pergunta nº 2
B está correto. A segregação de cromossomos durante a divisão celular envolve várias proteínas e estruturas e organelas multiproteínas, e o centrossomo desempenha um papel importante nesse processo. As proteínas motoras que carregam vesículas sinápticas geralmente viajam ao longo de microtúbulos, não filamentos de actina. O retículo endoplasmático suave está envolvido principalmente no metabolismo e na síntese lipídicos. O retículo endoplasmático áspero e o aparelho de Golgi são as estruturas cruciais na síntese de proteínas que precisam ser secretadas através da exocitose.
3. Por que a importação e a exportação nucleares precisam ser fortemente regulamentadas? A. pode influenciar a expressão gênica B. pode induzir a divisão celular ou apoptose C.
Resposta à pergunta nº 3
D está correto. O núcleo é o centro para o controle da homeostase dentro da célula e direciona seu crescimento, metabolismo e eventual morte. A presença de moléculas específicas – especialmente enzimas ou moléculas de sinalização – pode alterar a expressão de genes, aumentando ou diminuindo a taxa de transcrição. O processamento e exportação deste RNA determina o teor de proteínas da célula. O transporte nuclear também é importante na divisão e pela morte celular.
Última atualização em 19 de agosto de 2022