Organelas citoplasmáticas

Algumas das organelas do citoplasma são membranosas, isto é, são revestidas por uma membrana lipoprotéica semelhante a membrana plasmática.

Essas organelas são o retículo endoplasmático, mitocôndrias, sistema golgiense (ou complexo de golgi), lisossomos, peroxissomos, glioxissomos, cloroplastos e vacúolos.

As organelas não membranosas são os ribossomos e os centríolos.

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO

O citoplasma das células eucarióticas contém inúmeras bolsas e tubos cujas paredes têm uma organização semelhante a da membrana plasmática.

Essas estruturas membranosas formam uma complexa rede de canais interligados, conhecida pelo nome de retículo endoplasmático.

Pode-se distinguir dois tipos de retículo: rugoso (ou granular) e liso.

Retículo endoplasmático rugoso (RER) e liso (REL)

O retículo endoplasmático rugoso (RER) é formado por sacos achatados, cujas membranas têm aspecto verrugoso devido à presença de grânulos – os ribossomos – aderidos à sua superfície externa.

Já o retículo endoplasmático liso (REL) é formado por estruturas membranosas tubulares, sem ribossomos, de superfície lisa.

O retículo endoplasmático atua como uma rede de distribuição de substâncias no interior da célula.

No líquido existente dentro de suas bolsas e tubos, diversos tipos de substâncias se deslocam sem se misturar ao citoplasma.

Funções do REL

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 esteróides, 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.

Função do RER

Produção de proteínas

O retículo endoplasmático rugoso, graças à presença dos ribossomos, é responsável pela produção de proteínas na 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.

MITOCÔNDRIAS

As mitocôndrias estão imersas entre as diversas bolsas e filamentos que preenchem o citoplasma das células eucariontes. Elas são verdadeiras “casas de força” das células, pois produzem energia para todas as atividades celulares.

As mitocôndrias, cujo número varia de dezenas até centenas, dependendo do tipo de célula, estão presentes praticamente em todos os seres eucariontes, sejam animais, plantas, algas, fungos ou protozoários.

Estrutura interna das mitocôndrias

As mitocôndrias são delimitadas por duas membranas lipoprotéicas semelhantes às demais membranas celulares.

 Enquanto a membrana externa é lisa, a membrana interna possui inúmeras pregas – as cristas mitocondriais – que se projetam para o interior da organela.

A cavidade interna das mitocôndrias é preenchida por um fluido denominado matriz mitocondrial, onde estão presentes diversas enzimas, além de DNA e RNA e pequenos ribossomos e substâncias necessárias à fabricação de determinadas proteínas.

A respiração celular

No interior das mitocôndrias ocorre a respiração celular, processo pelo qual moléculas de glicose reagem com gás oxigênio (O2), transformando-se em gás carbônico (CO2) e água (H2O) e liberando energia.

C6H12O6 + O2 -> 6 CO2 + 6 H2O + energia

A energia liberada na respiração celular é armazenada em uma substância chamada ATP (adenosina trifosfato), que se difunde para todas as regiões da célula, fornecendo energia para as mais diversas atividades celulares.

A origem das mitocôndrias

Toda mitocôndria surge da reprodução de uma outra mitocôndria.

Quando a célula vai se dividir, suas mitocôndrias se separam em dois grupos mais ou menos equivalentes, que se posicionam em cada um dos lados do citoplasma.

Ao final da divisão cada um dos grupos fica em uma célula-filha.

Posteriormente, no decorrer do crescimento das células, as mitocôndrias se duplicam e crescem, restabelecendo o número original.

Como as mitocôndrias do espermatozóide não penetram no óvulo durante a fecundação (só o núcleo penetra), as mitocôndrias presentes na célula-ovo são originárias exclusivamente da mãe.

Portanto as mitocôndrias ovulares, que se multiplicam sempre que a célula se reproduz, são as ancestrais de todas, as mitocôndrias presentes em nossas células.

COMPLEXO DE GOLGI

A denominação complexo de Golgi é uma homenagem ao citologista italiano Camilo Golgi, que, em 1898, descobriu essa estrutura citoplasmática.

Ao verificar que certas regiões com citoplasma celular se coravam por sais de ósmio de prata, Golgi imaginou que ali deveria existir algum tipo de estrutura, posteriormente confirmada pela microscopia eletrônica.

Dictiossomos

O aparelho de Golgi está presente em praticamente todas as células eucariontes e consiste de bolsas membranosas achatadas, empilhadas como pratos. Cada uma dessas pilhas recebe o nome de dictiossomo.

Nas células animais, os dictiossomos geralmente se encontram reunidos em um único local, próximo ao núcleo. Nas células vegetais, geralmente há vários dictiossomos espalhados pelo citoplasma.

Funções do aparelho de Golgi

O aparelho de Golgi atua como centro de armazenamento, transformação, empacotamento e remessa de substâncias na célula.

Muitas das substâncias que passam pelo aparelho de Golgi serão eliminadas da célula, indo atuar em diferentes partes do organismo.

É o que ocorre, por exemplo, com as enzimas digestivas produzidas e eliminadas pelas células de diversos órgãos (estômago, intestino, pâncreas etc.).

Outras substâncias, tais como o muco que lubrifica as superfícies internas do nosso corpo, também são processadas e eliminadas pelo aparelho de Golgi.

Assim, o principal papel dessa estrutura citoplasmática é a eliminação de substâncias que atuam fora da célula, processo genericamente denominado secreção celular.

Secreção de enzimas digestivas

As enzimas digestivas do pâncreas, por exemplo, são produzidas no RER e levadas até as bolsas do aparelho de Golgi, onde são empacotadas em pequenas bolsas, que se desprendem dos dictiossomos e se acumulam em um dos pólos da célula pancreática.

Quando chega o sinal de que há alimento para ser digerido, as bolsas cheias de enzimas se deslocam até a membrana plasmática, fundem-se com ela e eliminam seu conteúdo para o meio exterior.

A produção de enzimas digestivas pelo pâncreas é apenas um entre muitos exemplos do papel do aparelho de Golgi nos processos de secreção celular. Praticamente todas as células do corpo sintetizam e secretam uma grande variedade de proteínas que atuam fora delas.

Formação do acrossomo do espermatozóide

O aparelho de Golgi desempenha um papel importante na formação dos espermatozóides. Estes contêm bolsas repletas de enzimas digestivas, que irão perfurar as membranas do óvulo e permitir a fecundação. A bolsa de enzimas do espermatozóide maduro, originada no aparelho de Golgi, é o acrossomo (do grego acros, alto, topo, e somatos, corpo), termo que significa “corpo localizado no topo do espermatozóide”.

Formação da lamela média em células vegetais

Nas células vegetais o complexo de Golgi participa ativamente da formação da lamela média, a primeira membrana que separa duas células recém-originadas na divisão celular. Os dictiossomos acumulam o polissacarídeo pectina, que é eliminado entre as células irmãs recém formadas, constituindo a primeira separação entre elas e, mais tarde, a lâmina que as mantém unidas.

LISOSSOMOS

Estrutura e origem dos lisossomos

Os lisossomos (do grego lise, quebra, destruição) são bolsas membranosas que contêm enzimas capazes de digerir substâncias orgânicas.

Com origem no aparelho de Golgi, os lisossomos estão presentes em praticamente todas as células eucariontes.

As enzimas são produzidas no RER e migram para os dictiossomos, sendo identificadas e enviadas para uma região especial do aparelho de Golgi, onde são empacotadas e liberadas na forma de pequenas bolsas.

A digestão intracelular

Os lisossomos são organelas responsáveis pela digestão intracelular. As bolsas formadas na fagocitose e na pinocitose, que contêm partículas capturadas no meio externo, fundem-se aos lisossomos, dando origem a bolsas maiores, onde a digestão ocorre.

As bolsas originadas pela fusão de lisossomos com fagossomos ou pinossomos são denominadas vacúolos digestivos

Em seu interior, as substâncias originalmente presentes nos fagossomos ou pinossomos são digeridas pelas enzimas lisossômicas.

À medida que a digestão intracelular vai ocorrendo, as partículas capturadas pelas células são quebradas em pequenas moléculas que atravessam a membrana do vacúolo digestivo, passando para o citoplasma.

Essas moléculas serão utilizadas na fabricação de novas substâncias e no fornecimento de energia à célula.

Eventuais restos do processo digestivo, constituídos por material que não foi digerido, permanecem dentro do vacúolo, que passa a ser chamado vacúolo residual.

Muitas célula eliminam o conteúdo do vacúolo residual para o meio exterior.

Nesse processo, denominado clasmocitose, o vacúolo residual encosta na membrana plasmática e fundem-se com ela, lançando seu conteúdo para o meio externo.

AUTOFAGIA ou APOPTOSE

Todas as células praticam autofagia (do grego autos, próprio, e phagein, comer), digerindo partes de si mesmas com o auxílio de seus lisossomos.

Por incrível que pareça, a autofagia é uma atividade indispensável à sobrevivência da célula.

Em determinadas situações, a autofagia é uma atividade puramente alimentar.

Quando um organismo é privado de alimento e as reservas do seu corpo se esgotam, as células, como estratégia de sobrevivência no momento de crise, passam a digerir partes de si mesmas.

No dia-a-dia da vida de uma célula, a autofagia permite destruir organelas celulares desgastadas e reaproveitar alguns de seus componentes moleculares.

O processo da autofagia se inicia com a aproximação dos lisossomos da estrutura a ser eliminada.

Esta é cercada e envolvida pelos lisossomos ficando contida em uma bolsa repleta de enzimas denominada vacúolo autofágico.

Através da autofagia, uma célula destrói e reconstrói seus constituintes centenas ou até milhares de vezes.

Uma célula nervosa do cérebro, por exemplo, formada em nossa vida embrionária, tem todos os seus componentes (exceto os genes) com menos de um mês de idade.

Uma célula de nosso fígado, a cada semana, digere e reconstrói a maioria de seus componentes.

Na silicose,“doença dos mineiros”, que ataca os pulmões ocorre a ruptura dos lisossomos de células fagocitárias (macrófagos), com conseqüente digestão dos componentes e morte celular.

Certas doenças degenerativas do organismo humano são creditadas a liberação de enzimas lisossômicas dentro da célula; isso aconteceria, por exemplo, em certos casos de artrite, doença das articulações ósseas.

PEROXISSOMOS

Peroxissomos são bolsas membranosas que contêm alguns tipos de enzimas digestivas. Sua semelhança com os lisossomos fez com que fossem confundidos com eles até bem pouco tempo. Entretanto, hoje se sabe que os peroxissomos diferem dos lisossomos principalmente quanto ao tipo de enzimas que possuem.

Os peroxissomos, além de conterem enzimas que degradam gorduras e aminoácidos, têm também grandes quantidades da enzima catalase.

A catalase converte o peróxido de hidrogênio, popularmente conhecido como água oxigenada (H2O2), e água e gás oxigênio. A água oxigenada se forma normalmente durante a degradação de gorduras e de aminoácidos, mas, em grande quantidade, pode causar lesões à célula.

2 H2O2 + Enzima Catalase → 2 H2O + O2

Apesar das descobertas recentes envolvendo os peroxissomos, a função dessas organelas no metabolismo celular ainda é pouco conhecida.

Entre outras funções, acredita-se que participem dos processos de desintoxicação da célula.

GLIOXISSOMOS

Em vegetais, as células das folhas e das sementes em germinação possuem peroxissomos especiais, conhecidos como glioxissomos.

Nas células das folhas, essas estruturas atuam em algumas reações do processo de fotossíntese, relacionadas à fixação do gás carbônico.

Nas sementes, essas organelas são importantes na transformação de ácidos graxos em substâncias de menor tamanho, que acabarão sendo convertidas em glicose e utilizadas pelo embrião em germinação.

PLASTOS

Classificação e estrutura dos plastos

Plastos são orgânulos citoplasmáticos encontrados nas células de plantas e de algas. Sua forma e tamanho variam conforme o tipo de organismo. Em algumas algas, cada célula possui um ou poucos plastos, de grande tamanho e formas características. Já em outras algas e nas plantas em geral, os plastos são menores e estão presentes em grande número por célula.

Os plastos podem ser separados em duas categorias:

CROMOPLASTOS (do grego chromos, cor), que apresentam pigmentos em seu interior.

O cromoplasto mais freqüente nas plantas é o cloroplasto, cujo principal componente é a clorofila, de cor verde.

Há também plastos vermelhos, os eritroplastos (do grego eritros, vermelho), que se desenvolvem, por exemplo, em frutos maduros de tomate.

LEUCOPLASTOS (do grego leukos, branco), que não contêm pigmentos.

CLOROPLASTOS

Os cloroplastos são orgânulos citoplasmáticos discóides que se assemelham a uma lente biconvexa com cerca de 10 micrometros de diâmetro.

Eles apresentam duas membranas envolventes e inúmeras membranas internas, que formam pequenas bolsas discoidais e achatadas, os tilacóides (do grego thylakos, bolsa).

Os tilacóides se organizam uns sobre os outros, formando estruturas cilíndricas que lembram pilhas de moedas. Cada pilha é um granum, que significa grão, em latim, (no plural, grana).

O espaço interno do cloroplasto é preenchido por um fluido viscoso denominado estroma, que corresponde à matriz das mitocôndrias e contém, como estas, DNA, enzimas e ribossomos.

As moléculas de clorofila ficam dispostas organizadamente nas membranas dos tilacóides, de modo a captarem a luz solar com a máxima eficiência.

Funções do cloroplasto

Se as mitocôndrias são as centrais energéticas das células, os cloroplastos são as centrais energéticas da própria vida.

Eles produzem moléculas orgânicas, principalmente glicose, que servem de combustível para as mitocôndrias de todos os organismos que se alimentam, direta ou indiretamente, das plantas.

Os cloroplastos produzem substâncias orgânicas através do processo de fotossíntese.

Nesse processo, a energia luminosa é transformada em energia química, que fica armazenada nas moléculas das substâncias orgânicas fabricadas.

As matérias-primas empregadas na produção dessas substâncias são, simplesmente, gás carbônico e água.

Durante a fotossíntese, os cloroplastos também produzem e liberam gás oxigênio (O2), necessário à respiração tanto de animais quanto de plantas.

Os cientistas acreditam que praticamente todo o gás oxigênio que existe hoje na atmosfera terrestre tenha se originado através da fotossíntese

Como surgem os plastos

Os plastos surgem, basicamente, a partir de estruturas citoplasmáticas denominadas proplastos, pequenas bolsas esféricas, delimitadas por duas membranas.

No interior dos proplastos existem DNA, enzimas e ribossomos, mas não há tilacóides nem clorofila.

Os proplastos são capazes de se dividir e são herdados de geração em geração celular, transmitindo-se de pais para filhos pelos gametas.

Origem dos cloroplastos

Nas células vegetais que ficam expostas à luz, como as das folhas, por exemplo, os proplastos crescem e se transformam em cloroplastos.

A necessidade de luz para a sua formação explica porque não existem cloroplastos nas células das partes não iluminadas das plantas, como as das raízes ou as das partes internas dos caules.

Se deixarmos uma semente germinar no escuro, as folhas da planta recém nascida serão amareladas, e em suas células não serão encontrados cloroplastos maduros, mas sim estioplasto.

VACÚOLOS

Os vacúolos das células vegetais são regiões expandidas do retículo endoplasmático.

Em células vegetais jovens essas regiões formam pequenos vacúolos isolados um do outro.

Na fase adulta das células esses pequenos vacúolos se fundem formando um único, grande e central, com ramificações que lembram sua origem reticular.

A expansão do vacúolo leva o restante do citoplasma a ficar comprimido e restrito à porção periférica da célula.

Além disso, a função do vacúolo é regular as trocas de água que ocorrem na osmose.

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Em protozoários de água doce existem vacúolos pulsáteis (também chamados contráteis), que exercem o papel de reguladores osmóticos.

O ingresso constante de água, do meio para o interior da célula, coloca em risco a integridade celular.

A remoção contínua dessa água mantém constante a concentração dos líquidos celulares e evita riscos de rompimento da célula.

É um trabalho que consome energia.

ORGANELAS NÃO MEMBRANOSAS

CENTRÍOLOS

Os centríolos são organelas não envolvidas por membrana e que participam do processo de divisão celular.

Nas células de fungos complexos, plantas superiores (gimnospermas e angiospermas) e nematóides não existem centríolos.

Eles estão presentes na maioria das células de animas, algas e vegetais inferiores como as briófitas (musgos) e pteridófitas (samambaias).

Estruturalmente, são constituídos por um total de nove trios de microtúbulos protéicos, que se organizam em cilindro.

São autoduplicáveis no período que precede a divisão celular, migrando, logo a seguir, para os pólos opostos da célula.

Uma das providências que a fábrica celular precisa tomar é a construção de novas fábricas, isto é, a sua multiplicação.

Isso envolve uma elaboração prévia de uma serie de “andaimes” protéicos, o chamado fuso de divisão, formado por inúmeros filamentos de microtúbulos.

Embora esses microtúbulos não sejam originados dos centríolos e sim de uma região da célula conhecido como centrossomo, é comum a participação dos diplossomos no processo de divisão de uma célula animal.

Já em células de vegetais superiores, como não existem centríolos, sua multiplicação se processa sem eles.

Os centríolos dispõem-se perpendicularmente uns aos outros formando diplossomos.

Os Cílios e Flagelos

São estruturas móveis, encontradas externamente em células de diversos seres vivos. Os cílios são curtos e podem ser relacionados à locomoção e a remoção de impurezas.

Nas células que revestem a traquéia humana, por exemplo, os batimentos ciliares empurram impurezas provenientes do ar inspirado, trabalho facilitado pela mistura com o muco que, produzido pelas células da traquéia, lubrifica e protege a traquéia.

Em alguns protozoários, por exemplo, o paramécio, os cílios são utilizados para a locomoção.

Os flagelos são longos e também se relacionam a locomoção de certas células, como a de alguns protozoários (por exemplo, o tripanosssomo causador da doença de Chagas) e a do espermatozóide.

Em alguns organismos pluricelulares, por exemplo, nas esponjas, o batimento flagelar cria correntes de água que percorrem canais e cavidades internas, trazendo, por exemplo, partículas de alimento.

Estruturalmente, cílios e flagelos são idênticos.

Ambos são cilíndricos, exteriores as células e cobertos por membrana plasmática.

Internamente, cada cílio ou flagelo é constituído por um conjunto de nove pares de microtúbulos periféricos de tubulina, circundando um par de microtúbulos centrais. É a chamada estrutura 9 + 2.

Tanto os cílios como flagelos são originados por uma região organizadora no interior da célula, conhecida como corpúsculo basal.

Em cada corpúsculo basal há um conjunto de nove trios de microtúbulos (ao invés de duplas, como nos cílios e flagelos), dispostos em círculo.

Nesse sentido, a estrutura do corpúsculo basal é semelhante à de um centríolo.

RIBOSSOMOS

Ribossomos são organelas citoplasmáticas encontradas em células procarióticas e eucarióticas.

Eles são constituídos por proteínas e moléculas de rRNA (RNA ribossômico), sendo três moléculas de rRNA nas procarióticas e quatro nas eucarióticas.

Esses complexos de proteína e rRNA são chamados subunidades e são produzidos no nucléolo, por isso são chamados, também, ribonucleoproteínas.

A principal função dos ribossomos é servir de sítio para a tradução, ou seja, síntese de proteínas. Os ribossomos traduzem as seqüências do mRNA em seqüências específica de aminoácidos ou uma cadeia polipeptídica.

É no interior dos ribossomos que ocorrem as ligações peptídicas.

Veja abaixo uma eletromicrografia mostrando uma síntese de proteínas.