Em formação

4.3A: Características de células eucarióticas - Biologia


Uma célula eucariótica tem um verdadeiro núcleo ligado à membrana e outras organelas membranosas que permitem a compartimentação de funções.

objetivos de aprendizado

  • Descreva a estrutura das células eucarióticas

Pontos chave

  • As células eucarióticas são maiores do que as células procarióticas e têm um núcleo "verdadeiro", organelas ligadas à membrana e cromossomos em forma de bastonete.
  • O núcleo abriga o DNA da célula e direciona a síntese de proteínas e ribossomos.
  • As mitocôndrias são responsáveis ​​pela produção de ATP; o retículo endoplasmático modifica proteínas e sintetiza lipídios; e o aparelho de golgi é onde ocorre a classificação de lipídios e proteínas.
  • Os peroxissomos realizam reações de oxidação que quebram os ácidos graxos e aminoácidos e desintoxicam os venenos; vesículas e vacúolos funcionam no armazenamento e transporte.
  • As células animais têm centrossoma e lisossomos, enquanto as células vegetais não.
  • As células vegetais têm uma parede celular, um grande vacúolo central, cloroplastos e outros plastídeos especializados, enquanto as células animais não.

Termos chave

  • eucariótico: Possui células complexas nas quais o material genético está organizado em núcleos ligados à membrana.
  • organela: Uma estrutura especializada encontrada dentro das células que realiza um processo de vida específico (por exemplo, ribossomos, vacúolos).
  • fotossíntese: o processo pelo qual as plantas e outros fotoautótrofos geram carboidratos e oxigênio a partir do dióxido de carbono, água e energia luminosa nos cloroplastos

Estrutura da célula eucariótica

Como uma célula procariótica, uma célula eucariótica possui uma membrana plasmática, citoplasma e ribossomos. No entanto, ao contrário das células procarióticas, as células eucarióticas têm:

  1. um núcleo ligado à membrana
  2. numerosas organelas ligadas à membrana (incluindo o retículo endoplasmático, aparelho de Golgi, cloroplastos e mitocôndrias)
  3. vários cromossomos em forma de bastão

Como o núcleo de uma célula eucariótica é cercado por uma membrana, costuma-se dizer que tem um "núcleo verdadeiro. ”Organelas (que significa“ pequeno órgão ”) têm funções celulares especializadas, assim como os órgãos do seu corpo têm funções especializadas. Eles permitem que diferentes funções sejam compartimentadas em diferentes áreas da célula.

O Núcleo e Suas Estruturas

Normalmente, o núcleo é a organela mais proeminente em uma célula. As células eucarióticas têm um núcleo verdadeiro, o que significa que o DNA da célula é circundado por uma membrana. Portanto, o núcleo abriga o DNA da célula e dirige a síntese de proteínas e ribossomos, as organelas celulares responsáveis ​​pela síntese de proteínas. O envelope nuclear é uma estrutura de membrana dupla que constitui a porção mais externa do núcleo. 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. O nucleoplasma é o fluido semissólido dentro do núcleo, onde encontramos a cromatina e o nucléolo. Além disso, os cromossomos são estruturas dentro do núcleo que são feitas de DNA, o material genético. Em procariotos, o DNA é organizado em um único cromossomo circular. Nos eucariotos, os cromossomos são estruturas lineares.

Outras Organelas Ligadas à Membrana

As mitocôndrias são organelas de membrana dupla de formato oval que possuem seus próprios ribossomos e DNA. Essas organelas são frequentemente chamadas de "fábricas de energia" de uma célula porque são responsáveis ​​pela produção de trifosfato de adenosina (ATP), a principal molécula transportadora de energia da célula, por meio da condução da respiração celular. O retículo endoplasmático modifica proteínas e sintetiza lipídios, enquanto o aparelho de golgi é onde ocorre a classificação, marcação, empacotamento e distribuição de lipídios e proteínas. Os peroxissomos são organelas pequenas e redondas envolvidas por uma única membrana; eles realizam reações de oxidação que quebram ácidos graxos e aminoácidos. Os peroxissomos também desintoxicam muitos venenos que podem entrar no corpo. Vesículas e vacúolos são sacos ligados à membrana que funcionam no armazenamento e transporte. Além do fato de que os vacúolos são um pouco maiores do que as vesículas, há uma distinção muito sutil entre eles: as membranas das vesículas podem se fundir com a membrana plasmática ou com outros sistemas de membrana dentro da célula. Todas essas organelas são encontradas em todas as células eucarióticas.

Células animais versus células vegetais

Embora todas as células eucarióticas contenham as organelas e estruturas acima mencionadas, existem algumas diferenças marcantes entre as células animais e vegetais. As células animais têm centrossoma e lisossomos, enquanto as células vegetais não. O centrossoma é um centro organizador de microtúbulos localizado próximo aos núcleos das células animais, enquanto os lisossomos cuidam do processo digestivo da célula.

Além disso, as células vegetais têm uma parede celular, um grande vacúolo central, cloroplastos e outros plastídeos especializados, enquanto as células animais não. A parede celular protege a célula, fornece suporte estrutural e dá forma à célula, enquanto o vacúolo central desempenha um papel fundamental na regulação da concentração de água da célula em mudanças nas condições ambientais. Os cloroplastos são as organelas que realizam a fotossíntese.


4.3A: Características de células eucarióticas - Biologia

Quais são as características definidoras de eucariótico células?

Questões Práticas

Khan Academy

MCAT Official Prep (AAMC)

Biology Question Pack, vol. 1 Questão 40

Biology Question Pack, Vol 2. Passage 8 Question 50

• As células eucarióticas têm um núcleo e organelas delimitados por membrana, bem como sofrem divisão mitótica.

Núcleo: membrana que aloja material genético

Organelas: compartimentos delimitados por membrana com funções especializadas

Divisão mitótica: divisão celular resultando em duas células-filhas, cada uma com o mesmo número e tipo de cromossomos que a célula-mãe

Membranavinculado: organelas, o que significa que essas organelas (por exemplo, mitocôndrias, lisossomas, etc.) são rodeadas por uma bicamada fosfolipídica

Eucariótica: são organismos cujas células têm um núcleo envolvido por membranas


4.3 Células Eucarióticas

Nesta seção, você explorará as seguintes questões:

  • Como a estrutura da célula eucariótica se assemelha e difere da estrutura da célula procariótica?
  • Quais são as diferenças estruturais entre células animais e vegetais?
  • Quais são as funções das principais estruturas celulares?

Conexão para Cursos AP ®

As células eucarióticas possuem muitas características que faltam às células procarióticas, incluindo um núcleo com uma membrana dupla que envolve o DNA. Além disso, as células eucarióticas tendem a ser maiores e ter uma variedade de organelas ligadas à membrana que desempenham funções compartimentadas específicas. As evidências apóiam a hipótese de que as células eucarióticas provavelmente evoluíram de ancestrais procarióticos, por exemplo, mitocôndrias e cloroplastos apresentam características de procariotos que vivem independentemente. As células eucarióticas vêm em todas as formas, tamanhos e tipos (por exemplo, células animais, células vegetais e diferentes tipos de células no corpo). (Dica: este é um caso raro em que você deve criar uma lista de organelas e suas respectivas funções, porque mais tarde você vai se concentrar em como várias organelas funcionam juntas, semelhante a como os órgãos do seu corpo trabalham juntos para mantê-lo saudável.) Como procariotos, todos eucarióticos as células têm membrana plasmática, citoplasma, ribossomos e DNA. Muitas organelas são ligadas por membranas compostas por bicamadas fosfolipídicas embutidas com proteínas para compartimentar funções como o armazenamento de enzimas hidrolíticas e a síntese de proteínas. O núcleo abriga DNA, e o nucléolo dentro do núcleo é o local da montagem do ribossomo. Os ribossomos funcionais são encontrados livres no citoplasma ou presos ao retículo endoplasmático rugoso, onde realizam a síntese de proteínas. O aparelho de Golgi recebe, modifica e empacota pequenas moléculas como lipídios e proteínas para distribuição. Mitocôndrias e cloroplastos participam da captura e transferência de energia livre por meio dos processos de respiração celular e fotossíntese, respectivamente. Os peroxissomos oxidam ácidos graxos e aminoácidos e são equipados para quebrar o peróxido de hidrogênio formado a partir dessas reações, sem deixá-lo entrar no citoplasma, onde pode causar danos. Vesículas e vacúolos armazenam substâncias e, nas células vegetais, o vacúolo central armazena pigmentos, sais, minerais, nutrientes, proteínas e enzimas de degradação e ajuda a manter a rigidez. Em contraste, as células animais têm centrossomas e lisossomas, mas não têm paredes celulares.

As informações apresentadas e os exemplos destacados na seção apoiam os conceitos e objetivos de aprendizagem descritos na Grande Ideia 1, Grande Ideia 2 e Grande Ideia 4 da Estrutura Curricular de Biologia da AP ®. Os Objetivos de Aprendizagem listados na Estrutura Curricular fornecem uma base transparente para o curso AP ® Biologia, uma experiência laboratorial baseada em investigação, atividades instrucionais e questões do exame AP ®. Um objetivo de aprendizagem mescla o conteúdo necessário com uma ou mais das sete práticas científicas.

Grande Ideia 1 O processo de evolução impulsiona a diversidade e a unidade da vida.
Compreensão Duradoura 1.B Os organismos são ligados por linhas de descendência de ancestrais comuns
Conhecimento Essencial 1.B.1 Os organismos compartilham muitos processos e características centrais conservados que evoluíram e estão amplamente distribuídos entre os organismos hoje.
Prática de Ciências 7.2 O aluno pode conectar conceitos em e entre domínios para generalizar ou extrapolar em e / ou através de compreensões duradouras
Objetivo do aprendizado 1.15 O aluno é capaz de descrever exemplos específicos de processos biológicos centrais conservados e características compartilhadas por todos os domínios ou dentro de um domínio da vida e como esses processos e características centrais conservadas compartilhadas apoiam o conceito de ancestralidade comum para todos os organismos.
Grande Ideia 2 Os sistemas biológicos utilizam energia livre e blocos de construção moleculares para crescer, reproduzir e manter a homeostase dinâmica.
Compreensão duradoura 2.B O crescimento, a reprodução e a homeostase dinâmica exigem que as células criem e mantenham ambientes internos diferentes de seus ambientes externos.
Conhecimento Essencial 2.B.3 As células eucarióticas mantêm membranas internas que dividem a célula em regiões especializadas.
Prática de Ciências 6.2 O aluno pode construir explicações de fenômenos com base em evidências produzidas por meio de práticas científicas.
Objetivo do aprendizado 2.13 O aluno é capaz de explicar como as membranas internas e organelas contribuem para as funções celulares.
Conhecimento Essencial 2.B.3 As células eucarióticas mantêm membranas internas que dividem a célula em regiões especializadas.
Prática de Ciências 1.4 O aluno pode usar representações e modelos para analisar situações ou resolver problemas qualitativa e quantitativamente.
Objetivo do aprendizado 2.14 O aluno é capaz de usar representações e modelos para descrever diferenças em células procarióticas e eucarióticas.
Grande Ideia 4 Os sistemas biológicos interagem, e esses sistemas e suas interações possuem propriedades complexas.
Compreensão Duradoura 4.A As interações dentro dos sistemas biológicos levam a propriedades complexas.
Conhecimento Essencial 4.A.2 A estrutura e função dos componentes subcelulares e suas interações fornecem processos celulares essenciais.
Prática de Ciências 6.2 O aluno pode construir explicações de fenômenos com base em evidências produzidas por meio de práticas científicas.
Objetivo do aprendizado 4.5 O aluno é capaz de construir explicações baseadas em evidências científicas de como as interações de estruturas subcelulares fornecem funções essenciais.

Apoio ao Professor

Divida os alunos em grupos de 4–5 e atribua a cada grupo uma célula bacteriana, vegetal ou animal e peça a cada grupo para desenhar a célula e seus componentes em uma grande folha de papel. Os grupos usarão uma folha de papel separada para listar todas as estruturas e suas respectivas funções. Peça a cada grupo para apresentar seu modelo de célula ao resto da classe. Afixe os desenhos na parede da classe. Atualize os modelos com correções conforme necessário.

Muitos alunos argumentam que as células vegetais não precisam de mitocôndrias porque os cloroplastos dentro das células vegetais convertem a energia da luz em energia química e, portanto, as mitocôndrias não são necessárias. Enfatize que todas as células eucarióticas (com apenas algumas exceções) contêm mitocôndrias.

Enfatize que os diagramas no livro-texto representam generalizações. As células variam enormemente em formas e funções. Algumas estruturas internas podem ser predominantes de acordo com o tipo de célula. Por exemplo, as células do fígado que desintoxicam produtos químicos e sintetizam lipídios têm um extenso retículo endoplasmático liso.

As Questões do Desafio da Prática de Ciências contêm questões de teste adicionais para esta seção que o ajudarão a se preparar para o exame AP. Essas questões abordam os seguintes padrões:
[APLO 1.15] [APLO 2.5] [APLO 2.25] [APLO 1.16]

Você já ouviu a frase "a forma segue a função?" É uma filosofia praticada em muitos setores. Na arquitetura, isso significa que os edifícios devem ser construídos para suportar as atividades que serão realizadas dentro deles. Por exemplo, um arranha-céu deve ser construído com vários elevadores e um hospital deve ser construído de modo que seu pronto-socorro seja facilmente acessível.

Nosso mundo natural também utiliza o princípio da forma seguindo a função, especialmente na biologia celular, e isso ficará claro à medida que explorarmos as células eucarióticas (Figura 4.8). Ao contrário das células procarióticas, as células eucarióticas têm: 1) um núcleo ligado à membrana 2) numerosas organelas ligadas à membrana, como o retículo endoplasmático, aparelho de Golgi, cloroplastos, mitocôndrias e outros e 3) vários cromossomos em forma de bastonete. Como o núcleo de uma célula eucariótica é cercado por uma membrana, costuma-se dizer que tem um "núcleo verdadeiro". A palavra “organela” significa “pequeno órgão” e, como já foi mencionado, as organelas têm funções celulares especializadas, assim como os órgãos do corpo têm funções especializadas.

Neste ponto, deve estar claro para você que as células eucarióticas têm uma estrutura mais complexa do que as células procarióticas. As organelas permitem que diferentes funções sejam compartimentadas em diferentes áreas da célula. Antes de nos voltarmos para as organelas, vamos primeiro examinar dois componentes importantes da célula: a membrana plasmática e o citoplasma.


Quais são as características das células eucarióticas

2. células complexas como cloroplastos, retículo endoplasmático, mitocôndrias, etc.).

3. compartilham algumas características com células procarióticas, como membrana plasmática, citoplasma e ribossomos.

Portanto, em conclusão, as células eucarióticas são definidas pela presença de um núcleo circundado por uma membrana nuclear complexa contendo organelas ligadas à membrana no citoplasma.

1. Um núcleo ligado à membrana onde o material genético é organizado

2. células complexas como cloroplastos, retículo endoplasmático, mitocôndrias, etc.).

3. compartilham algumas características com células procarióticas, como membrana plasmática, citoplasma e ribossomos.

Portanto, em conclusão, as células eucarióticas são definidas pela presença de um núcleo circundado por uma membrana nuclear complexa contendo organelas ligadas à membrana no citoplasma.


4.3A: Características de células eucarióticas - Biologia

A membrana celular é uma fina membrana semipermeável elástica transparente que cobre todas as células, plantas e animais. É também chamada de membrana plasmática ou plasmalema. É quimicamente composto de lipídios, proteínas e uma pequena quantidade de carboidratos.

Estrutura da membrana celular


Diferentes modelos têm sido propostos para descrever a estrutura da membrana celular. O modelo mais amplamente aceito é o modelo de mosaico fluido fornecido por Singer e Nicholson.

  • De acordo com esse modelo, a estrutura da membrana celular é como um "iceberg de proteína" em um mar de lipídios.
  • Está presente uma dupla camada de fosfolipídios que é de natureza fluida e na qual as moléculas de lipídios mudam de posição dentro da mesma camada ou entre as camadas.
  • As proteínas são de forma globular e são de dois tipos, isto é, extrínsecas e intrínsecas. A proteína extrínseca ou periférica encontra-se na superfície da camada lipídica, mas a proteína intrínseca está incorporada parcial ou totalmente na camada lipídica.
  • As moléculas de fosfolipídios são moléculas polares com cabeça hidrofílica e cauda hidrofóbica.
  • As cabeças são direcionadas para lados opostos e as caudas voltadas uma para a outra.
  • Na superfície externa da membrana celular, há uma longa cadeia de carboidrato que se liga ao glicolipídeo formador de proteína ou lipídeo, glicoproteína, respectivamente.

Funções

  • Ele dá proteção ao conteúdo interno da célula.
  • Regula o fluxo de materiais para dentro e para fora da célula através de processos como osmose, difusão (transportes passivos) que não requerem energia.
  • Também ajuda no transporte ativo que requer energia na forma de ATP.
  • Também ajuda em processos como endocitose e exocitose.
  • Em alguns organismos, como a ameba, ajuda na locomoção por meio do movimento pseudopodial.

Endocitose e Exocitose

Endocitose é o processo de ingestão de materiais alimentares de grande porte pela atividade da membrana celular. A exocitose é o processo de jogar resíduos fora da célula pela atividade da membrana celular. É comumente chamado de processo de vômito celular.

Fagocitose e Pinocitose

A fagocitose é o processo de ingestão de alimentos sólidos pela atividade da membrana celular. É comumente chamado de processo de ingestão de células.

A pinocitose é o processo de ingestão de alimentos líquidos pela atividade da membrana celular. É comumente chamado de processo de bebida celular.


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Coisas para lembrar
  • A membrana celular é uma fina membrana semipermeável elástica transparente que cobre todas as células, plantas e animais.
  • É quimicamente composto de lipídios, proteínas e uma pequena quantidade de carboidratos.
  • Endocitose é o processo de ingestão de materiais alimentares de grande porte pela atividade da membrana celular.
  • Na superfície externa da membrana celular, há uma longa cadeia de carboidrato que se liga ao glicolipídeo formador de proteína ou lipídeo, glicoproteína, respectivamente.
  • Regula o fluxo de materiais para dentro e para fora da célula através de processos como osmose, difusão (transportes passivos) que não requerem energia.
  • Também ajuda no transporte ativo que requer energia na forma de ATP.
  • Inclui todas as relações que se estabelecem entre as pessoas.
  • Pode haver mais de uma comunidade em uma sociedade. Comunidade menor que a sociedade.
  • É uma rede de relações sociais que não pode ser vista ou tocada.
  • interesses comuns e objetivos comuns não são necessários para a sociedade.

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Células Animais

Apesar de suas semelhanças fundamentais, existem algumas diferenças marcantes entre as células animais e vegetais. As células animais têm centríolos, centrossomas e lisossomos, enquanto as células vegetais não.

Além disso, as células vegetais têm uma parede celular, um grande vacúolo central, cloroplastos e outros plastídeos especializados, enquanto as células animais não. A parede celular protege a célula, fornece suporte estrutural e dá forma à célula, enquanto o vacúolo central desempenha um papel fundamental na regulação da concentração de água da célula em mudanças nas condições ambientais. Os cloroplastos são as organelas que realizam a fotossíntese.


Quais organismos possuem células eucarióticas?

Muitos organismos diferentes ao redor do mundo, grandes e pequenos, são feitos de células eucarióticas. Qualquer ser vivo feito de mais de uma célula é feito de células eucarióticas. Isso inclui todos os animais, plantas, algas e fungos.

Muitos organismos microscópicos também possuem células eucarióticas. Grupos como algas e amebas possuem células eucarióticas. Todos os organismos eucarióticos que não são animais, plantas ou fungos são freqüentemente agrupados em um amplo grupo de organismos chamados protistas.


Que características todas as células eucarióticas têm em comum?

Todas as células eucarióticas apresentam um núcleo e suas organelas estão encerradas dentro de membranas. Eles também têm uma membrana plasmática, que é uma camada de fosfolipídios que envolve toda a célula, e apresentam um citoesqueleto interno.

Em comparação com as células procarióticas, as células eucarióticas são pelo menos 10 vezes maiores. Seu citoplasma é composto de ribossomos e cistol. Protegidos por sua membrana plasmática, eles também possuem proteções para cada organela na forma de membranas individuais. A membrana plasmática é o local para as funções de sinalização e transporte de toda a célula.

Dentro das células eucarióticas, o sistema de endomembrana é uma rede de membranas que compartilham materiais. Os lisossomos, o retículo endoplasmático e o aparelho de Golgi fazem parte desse sistema maior. As células eucarióticas também têm uma matriz extracelular composta de glicoproteínas e proteínas que outras células secretaram. Essa matriz envolve muitas células animais diferentes.

As células eucarióticas se movem pela função de flagelos ou cílios, dependendo do tipo de eucariota. Flagelos são caudas em uma das extremidades da célula que se movem para frente e para trás, impulsionando a célula em uma direção. Os cílios são mais curtos e numerosos, e todos batem em conjunto para conduzir a célula em uma direção específica.


O aparelho de Golgi modifica proteínas

o Aparelho de Golgi é um sistema de endomembrana envolvido no processamento de proteínas. Com o nome de seu descobridor, Camillo Golgi, o aparelho de Golgi é onde os carboidratos são adicionados às proteínas em um processo denominado glicosilação. As proteínas se movem do retículo endoplasmático rugoso em pequenas vesículas de transporte ligadas à membrana para o aparelho de Golgi (ilustrado acima). O lado do aparelho de Golgi onde as proteínas entram é referido como o cara cis pode ser considerado a extremidade receptora do aparelho de Golgi. Vesículas de transporte, contendo proteínas parcialmente processadas, brotam das dobras do aparelho de Golgi (cisternas) na face cis e se fundir com cisternas no lado mais distal (cara trans) Desse modo, as proteínas atravessam o aparelho de Golgi conforme são preparadas para o transporte até seus destinos finais (seja dentro da célula ou para exportação para fora da célula).


Figura 5. Um diagrama simplificado do aparelho de Golgi. (Clique para ampliar)


17 células eucarióticas

Ao final desta seção, você será capaz de fazer o seguinte:

  • Descreva a estrutura das células eucarióticas
  • Compare células animais com células vegetais
  • Indique o papel da membrana plasmática
  • Resuma as funções das principais organelas celulares

Você já ouviu a frase "a forma segue a função?" É uma filosofia que muitos setores seguem. Na arquitetura, isso significa que os edifícios devem ser construídos para suportar as atividades que serão realizadas dentro deles. Por exemplo, um arranha-céu deve incluir vários bancos de elevadores. Um hospital deve ter sua sala de emergência facilmente acessível.

Nosso mundo natural também utiliza o princípio da forma seguindo a função, especialmente na biologia celular, e isso ficará claro à medida que explorarmos as células eucarióticas ((Figura)). Ao contrário das células procarióticas, as células eucarióticas têm: 1) um núcleo ligado à membrana 2) numerosas organelas ligadas à membrana, como o retículo endoplasmático, aparelho de Golgi, cloroplastos, mitocôndrias e outros e 3) vários cromossomos em forma de bastonete. Como uma membrana envolve o núcleo da célula eucariótica, ela tem um "núcleo verdadeiro". A palavra “organela” significa “pequeno órgão” e, como já mencionamos, organelas têm funções celulares especializadas, assim como os órgãos do seu corpo têm funções especializadas.

Neste ponto, deve estar claro para você que as células eucarióticas têm uma estrutura mais complexa do que as células procarióticas. As organelas permitem que diferentes funções sejam compartimentadas em diferentes áreas da célula. Antes de nos voltarmos para as organelas, vamos primeiro examinar dois componentes importantes da célula: a membrana plasmática e o citoplasma.



Se o nucléolo não fosse capaz de cumprir sua função, quais outras organelas celulares seriam afetadas?

A Membrana de Plasma

Como os procariotos, as células eucarióticas têm uma membrana plasmática ((Figura)), uma bicamada fosfolipídica com proteínas embutidas que separa o conteúdo interno da célula do ambiente circundante. Um fosfolipídeo é uma molécula de lipídeo com duas cadeias de ácido graxo e um grupo contendo fosfato. A membrana plasmática controla a passagem de moléculas orgânicas, íons, água e oxigênio para dentro e para fora da célula. Resíduos (como dióxido de carbono e amônia) também deixam a célula passando pela membrana plasmática.


As membranas plasmáticas das células que se especializam em absorção se dobram em projeções em forma de dedo que chamamos de microvilosidades (singular = microvilosidades) ((Figura)). Essas células normalmente revestem o intestino delgado, o órgão que absorve os nutrientes dos alimentos digeridos. Este é um excelente exemplo de forma que segue a função.
Pessoas com doença celíaca têm uma resposta imunológica ao glúten, que é uma proteína do trigo, da cevada e do centeio. A resposta imunológica danifica as microvilosidades e, portanto, os indivíduos afetados não conseguem absorver os nutrientes. Isso leva à desnutrição, cólicas e diarréia. Pacientes que sofrem de doença celíaca devem seguir uma dieta sem glúten.


O citoplasma

O citoplasma é a região inteira da célula entre a membrana plasmática e o envelope nuclear (uma estrutura que discutiremos em breve). É composto de organelas suspensas no citosol gelatinoso, o citoesqueleto e vários produtos químicos ((Figura)). Embora o citoplasma consista de 70 a 80% de água, ele tem uma consistência semissólida, que vem das proteínas dentro dele. No entanto, as proteínas não são as únicas moléculas orgânicas no citoplasma. A glicose e outros açúcares simples, polissacarídeos, aminoácidos, ácidos nucléicos, ácidos graxos e derivados do glicerol também estão lá. Íons de sódio, potássio, cálcio e muitos outros elementos também se dissolvem no citoplasma. Muitas reações metabólicas, incluindo a síntese de proteínas, ocorrem no citoplasma.

O núcleo

Normalmente, o núcleo é a organela mais proeminente em uma célula ((Figura)). O núcleo (plural = núcleos) abriga o DNA da célula e direciona a síntese de ribossomos e proteínas. Vamos dar uma olhada em mais detalhes ((Figura)).


O Envelope Nuclear

O envelope nuclear é uma estrutura de membrana dupla que constitui a porção mais externa do núcleo & # 8217 ((Figura)). Ambas as membranas interna e externa do envelope nuclear & # 8217s 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. O nucleoplasma é o fluido semissólido dentro do núcleo, onde encontramos a cromatina e o nucléolo.

Cromatina e Cromossomos

Para entender a cromatina, é útil primeiro explorar os cromossomos, estruturas dentro do núcleo que são feitas de DNA, o material hereditário. Você deve se lembrar que, nos procariontes, o DNA é organizado em um único cromossomo circular. Nos eucariotos, os cromossomos são estruturas lineares. Cada espécie eucariótica possui um número específico de cromossomos no núcleo de cada célula. Por exemplo, em humanos, o número do cromossomo é 46, enquanto nas moscas da fruta é oito.
Os cromossomos só 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, as proteínas se ligam aos cromossomos e se assemelham a um monte de fios desordenados e desordenados. Chamamos esses complexos de cromossomo-proteína desenrolados de cromatina ((Figura)). A cromatina descreve o material que compõe os cromossomos quando condensados ​​e descondensados.


O Nucléolo

Já sabemos que o núcleo direciona a síntese dos ribossomos, mas como ele faz isso? Alguns cromossomos têm seções de DNA que codificam o RNA ribossômico. Uma área com coloração escura dentro do núcleo chamada nucléolo (plural = nucléolo) agrega o RNA ribossômico com proteínas associadas para montar as subunidades ribossômicas que são então transportadas para fora dos poros do envelope nuclear até o citoplasma.

Ribossomos

Os ribossomos são as estruturas celulares responsáveis ​​pela síntese de proteínas. Quando os vemos através de um microscópio eletrônico, os ribossomos aparecem como aglomerados (polirribossomos) ou como pontos minúsculos únicos que flutuam livremente no citoplasma. Eles podem ser fixados à membrana plasmática & # 8217s lado citoplasmático ou ao retículo endoplasmático & # 8217s lado citoplasmático e ao envelope nuclear & # 8217s membrana externa ((Figura)). A microscopia eletrônica nos mostra que os ribossomos, que são grandes complexos de proteínas e RNA, consistem em duas subunidades, grande e pequena ((Figura)). Os ribossomos recebem suas “ordens” para a síntese de proteínas do núcleo onde o DNA se transcreve em RNA mensageiro (mRNA). O mRNA viaja para os ribossomos, que traduzem o código fornecido pela sequência das bases nitrogenadas do mRNA em uma ordem específica de aminoácidos em uma proteína. Os aminoácidos são os blocos de construção das proteínas.


Como a síntese de proteínas é uma função essencial de todas as células (incluindo enzimas, hormônios, anticorpos, pigmentos, componentes estruturais e receptores de superfície), existem ribossomos em praticamente todas as células. Os ribossomos são particularmente abundantes em células que sintetizam grandes quantidades de proteínas. Por exemplo, o pâncreas é responsável pela criação de várias enzimas digestivas e as células que as produzem contêm muitos ribossomos. Assim, vemos outro exemplo de forma seguindo a função.

Mitocôndria

Os cientistas costumam chamar as mitocôndrias (singular = mitocôndria) de células & # 8217s de "potências" ou "fábricas de energia" porque são responsáveis ​​pela produção de trifosfato de adenosina (ATP), a principal molécula transportadora de energia da célula. ATP representa a energia armazenada de curto prazo da célula. A respiração celular é o processo de produção de ATP usando a energia química da glicose e de outros nutrientes. Na mitocôndria, esse processo usa oxigênio e produz dióxido de carbono como produto residual. Na verdade, o dióxido de carbono que você exala a cada respiração vem das reações celulares que produzem dióxido de carbono como subproduto.

De acordo com o nosso tema de função após a forma, é importante salientar que as células musculares têm uma concentração muito alta de mitocôndrias que produzem ATP. As células musculares precisam de energia considerável para manter o corpo em movimento. Quando suas células não recebem oxigênio suficiente, elas não produzem muito ATP. Em vez disso, a produção de ácido láctico acompanha a pequena quantidade de ATP que eles produzem na ausência de oxigênio.

As mitocôndrias são organelas de membrana dupla de formato oval ((Figura)) que têm seus próprios ribossomos e DNA. Cada membrana é uma bicamada fosfolipídica embutida com proteínas. A camada interna possui dobras chamadas cristas. Chamamos a área circundada pelas dobras de matriz mitocondrial. As cristas e a matriz têm papéis diferentes na respiração celular.


Peroxissomos

Os peroxissomos são organelas pequenas e redondas envolvidas por uma única membrana. Eles realizam reações de oxidação que quebram ácidos graxos e aminoácidos. Eles também desintoxicam muitos venenos que podem entrar no corpo. (Muitas dessas reações de oxidação liberam peróxido de hidrogênio, H2O2, o que seria prejudicial para as células, no entanto, quando essas reações são confinadas aos peroxissomos, as enzimas quebram com segurança o H2O2 em oxigênio e água.) Por exemplo, os peroxissomos nas células do fígado desintoxicam o álcool. Os glioxissomos, que são peroxissomos especializados nas plantas, são responsáveis ​​pela conversão das gorduras armazenadas em açúcares. As células vegetais contêm muitos tipos diferentes de peroxissomos que desempenham um papel no metabolismo, na defesa do patógeno e na resposta ao estresse, para citar alguns.

Vesículas e vacúolos

Vesículas e vacúolos são sacos ligados à membrana que funcionam no armazenamento e transporte. Além do fato de que os vacúolos são um pouco maiores do que as vesículas, há uma distinção muito sutil entre eles. As membranas das vesículas podem se fundir com a membrana plasmática ou com outros sistemas de membrana dentro da célula. Além disso, alguns agentes, como enzimas dentro dos vacúolos das plantas, decompõem macromoléculas. A membrana do vacúolo não se funde com as membranas de outros componentes celulares.

Células animais versus células vegetais

Neste ponto, você sabe que cada célula eucariótica tem uma membrana plasmática, citoplasma, um núcleo, ribossomos, mitocôndrias, peroxissomos e, em alguns, vacúolos, mas existem algumas diferenças marcantes entre células animais e vegetais. Enquanto as células animais e vegetais têm centros organizadores de microtúbulos (MTOCs), as células animais também têm centríolos associados ao MTOC: um complexo que chamamos de centrossoma. Cada uma das células animais tem um centrossoma e lisossomas, enquanto a maioria das células vegetais não. As células vegetais têm uma parede celular, cloroplastos e outros plastídios especializados e um grande vacúolo central, ao passo que as células animais não.

O centrossomo

O centrossoma é um centro organizador de microtúbulos localizado próximo aos núcleos das células animais. Ele contém um par de centríolos, duas estruturas perpendiculares entre si ((Figura)). Cada centríolo é um cilindro de nove trigêmeos de microtúbulos.


O centrossoma (a organela onde todos os microtúbulos se originam) se replica antes de uma célula se dividir, e os centríolos parecem ter algum papel em puxar os cromossomos duplicados para extremidades opostas da célula em divisão. No entanto, a função exata do centríolo & # 8217s na divisão celular não está clara, porque as células que tiveram o centrossoma removido ainda podem se dividir, e as células vegetais, que não têm centrossomas, são capazes de se dividir.

Lisossomos

Animal cells have another set of organelles that most plant cells do not: lysosomes. The lysosomes are the cell’s “garbage disposal.” In plant cells, the digestive processes take place in vacuoles. Enzymes within the lysosomes aid in breaking down proteins, polysaccharides, lipids, nucleic acids, and even worn-out organelles. These enzymes are active at a much lower pH than the cytoplasm’s. Therefore, the pH within lysosomes is more acidic than the cytoplasm’s pH. Many reactions that take place in the cytoplasm could not occur at a low pH, so again, the advantage of compartmentalizing the eukaryotic cell into organelles is apparent.

The Cell Wall

If you examine (Figure), the plant cell diagram, you will see a structure external to the plasma membrane. This is the cell wall , a rigid covering that protects the cell, provides structural support, and gives shape to the cell. Fungal and some protistan cells also have cell walls. While the prokaryotic cell walls’ chief component is peptidoglycan, the major organic molecule in the plant (and some protists’) cell wall is cellulose ((Figure)), a polysaccharide comprised of glucose units. Have you ever noticed that when you bite into a raw vegetable, like celery, it crunches? That’s because you are tearing the celery cells’ rigid cell walls with your teeth.


Chloroplasts

Like the mitochondria, chloroplasts have their own DNA and ribosomes, but chloroplasts have an entirely different function. Chloroplasts are plant cell organelles that carry out photosynthesis. Photosynthesis is the series of reactions that use carbon dioxide, water, and light energy to make glucose and oxygen. This is a major difference between plants and animals. Plants (autotrophs) are able to make their own food, like sugars, while animals (heterotrophs) must ingest their food.

Like mitochondria, chloroplasts have outer and inner membranes, but within the space enclosed by a chloroplast’s inner membrane is a set of interconnected and stacked fluid-filled membrane sacs we call thylakoids ((Figure)). Each thylakoid stack is a granum (plural = grana). We call the fluid enclosed by the inner membrane that surrounds the grana the stroma.


The chloroplasts contain a green pigment, chlorophyll , which captures the light energy that drives the reactions of photosynthesis. Like plant cells, photosynthetic protists also have chloroplasts. Some bacteria perform photosynthesis, but their chlorophyll is not relegated to an organelle.

Endosymbiosis We have mentioned that both mitochondria and chloroplasts contain DNA and ribosomes. Have you wondered why? Strong evidence points to endosymbiosis as the explanation.

Symbiosis is a relationship in which organisms from two separate species depend on each other for their survival. Endosymbiosis (endo- = “within”) is a mutually beneficial relationship in which one organism lives inside the other. Endosymbiotic relationships abound in nature. We have already mentioned that microbes that produce vitamin K live inside the human gut. This relationship is beneficial for us because we are unable to synthesize vitamin K. It is also beneficial for the microbes because they are protected from other organisms and from drying out, and they receive abundant food from the environment of the large intestine.

Scientists have long noticed that bacteria, mitochondria, and chloroplasts are similar in size. We also know that bacteria have DNA and ribosomes, just like mitochondria and chloroplasts. Scientists believe that host cells and bacteria formed an endosymbiotic relationship when the host cells ingested both aerobic and autotrophic bacteria (cyanobacteria) but did not destroy them. Through many millions of years of evolution, these ingested bacteria became more specialized in their functions, with the aerobic bacteria becoming mitochondria and the autotrophic bacteria becoming chloroplasts.

The Central Vacuole

Previously, we mentioned vacuoles as essential components of plant cells. If you look at (Figure)b, you will see that plant cells each have a large central vacuole that occupies most of the cell’s area. The central vacuole plays a key role in regulating the cell’s concentration of water in changing environmental conditions. Have you ever noticed that if you forget to water a plant for a few days, it wilts? That’s because as the water concentration in the soil becomes lower than the water concentration in the plant, water moves out of the central vacuoles and cytoplasm. As the central vacuole shrinks, it leaves the cell wall unsupported. This loss of support to the plant’s cell walls results in the wilted appearance.

The central vacuole also supports the cell’s expansion. When the central vacuole holds more water, the cell becomes larger without having to invest considerable energy in synthesizing new cytoplasm.

Resumo da Seção

Like a prokaryotic cell, a eukaryotic cell has a plasma membrane, cytoplasm, and ribosomes, but a eukaryotic cell is typically larger than a prokaryotic cell, has a true nucleus (meaning a membrane surrounds its DNA), and has other membrane-bound organelles that allow for compartmentalizing functions. The plasma membrane is a phospholipid bilayer embedded with proteins. The nucleus’s nucleolus is the site of ribosome assembly. We find ribosomes either in the cytoplasm or attached to the cytoplasmic side of the plasma membrane or endoplasmic reticulum. They perform protein synthesis. Mitochondria participate in cellular respiration. They are responsible for the majority of ATP produced in the cell. Peroxisomes hydrolyze fatty acids, amino acids, and some toxins. Vesicles and vacuoles are storage and transport compartments. In plant cells, vacuoles also help break down macromolecules.

Animal cells also have a centrosome and lysosomes. The centrosome has two bodies perpendicular to each other, the centrioles, and has an unknown purpose in cell division. Lysosomes are the digestive organelles of animal cells.

Plant cells and plant-like cells each have a cell wall, chloroplasts, and a central vacuole. The plant cell wall, whose primary component is cellulose, protects the cell, provides structural support, and gives the cell shape. Photosynthesis takes place in chloroplasts. The central vacuole can expand without having to produce more cytoplasm.

Visual Connection Questions

(Figure) If the nucleolus were not able to carry out its function, what other cellular organelles would be affected?

(Figure) Free ribosomes and rough endoplasmic reticulum (which contains ribosomes) would not be able to form.

Perguntas de revisão

Which of the following is surrounded by two phospholipid bilayers?

Peroxisomes got their name because hydrogen peroxide is:

  1. used in their detoxification reactions
  2. produced during their oxidation reactions
  3. incorporated into their membranes
  4. a cofactor for the organelles’ enzymes

In plant cells, the function of the lysosomes is carried out by __________.

Which of the following is both in eukaryotic and prokaryotic cells?

Tay-Sachs disease is a genetic disorder that results in the destruction of neurons due to a buildup of sphingolipids in the cells. Which organelle is malfunctioning in Tay-Sachs?

Questões de pensamento crítico

You already know that ribosomes are abundant in red blood cells. In what other cells of the body would you find them in great abundance? Porque?

Ribosomes are abundant in muscle cells as well because muscle cells are constructed of the proteins made by the ribosomes.

What are the structural and functional similarities and differences between mitochondria and chloroplasts?

Both are similar in that they are enveloped in a double membrane, both have an intermembrane space, and both make ATP. Both mitochondria and chloroplasts have DNA, and mitochondria have inner folds called cristae and a matrix, while chloroplasts have chlorophyll and accessory pigments in the thylakoids that form stacks (grana) and a stroma.

Why are plasma membranes arranged as a bilayer rather than a monolayer?

The plasma membrane is a bilayer because the phospholipids that create it are amphiphilic (hydrophilic head, hydrophobic tail). If the plasma membrane was a monolayer, the hydrophobic tails of the phospholipids would be in direct contact with the inside of the cell. Since the cytoplasm is largely made of water, this interaction would not be stable, and would disrupt the plasma membrane of the cell as the tails were repulsed by the cytoplasm (in water, phospholipids spontaneously form spherical droplets with the hydrophilic heads facing outward to isolate the hydrophobic tails from the water). By having a bilayer, the hydrophilic heads are exposed to the aqueous cytoplasm and extracellular space, while the hydrophobic tails interact with each other in the middle of the membrane.

Glossário