Célula eucariótica: características, tipos, partes, metabolismo - Ciência - 2023

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As células eucarióticas são os componentes estruturais de uma ampla linhagem de organismos caracterizados por possuírem células com núcleo delimitado por uma membrana e possuindo um conjunto de organelas.

Dentre as organelas mais proeminentes dos eucariotos, estão as mitocôndrias, responsáveis pela respiração celular e outras vias relacionadas à geração de energia e cloroplastos, encontradas nas plantas e responsáveis pelo processo fotossintético.

Além disso, existem outras estruturas limitadas por membranas como o aparelho de Golgi, o retículo endoplasmático, vacúolos, lisossomas, peroxissomos, entre outros, que são exclusivas dos eucariotos.

Os organismos que fazem parte dos eucariotos são bastante heterogêneos, tanto em tamanho quanto em morfologia. O grupo abrange desde protozoários unicelulares e leveduras microscópicas até as plantas e grandes animais que habitam o mar profundo.

Os eucariotos diferem dos procariontes principalmente pela presença do núcleo e de outras organelas internas, além de possuírem alta organização do material genético. Pode-se dizer que os eucariotos são muito mais complexos em diferentes aspectos, tanto estruturais quanto funcionais.

Características gerais

As características definidoras mais importantes de uma célula eucariótica são: a presença de um núcleo definido com o material genético (DNA) em seu interior, as organelas subcelulares que realizam tarefas específicas e o citoesqueleto.

Assim, algumas linhagens possuem características especiais. Por exemplo, as plantas têm cloroplastos, um grande vacúolo e uma parede espessa de celulose. Em fungos, a parede de quitina é característica. Por último, as células animais têm centríolos.

Da mesma forma, existem organismos unicelulares eucarióticos dentro de protistas e fungos.

Partes (organelas)

Uma das características distintivas dos eucariotos é a presença de organelas ou compartimentos subcelulares circundados por uma membrana. Entre os mais conspícuos, temos:

Núcleo

O núcleo é a estrutura mais conspícua nas células eucarióticas. É delimitado por uma membrana lipídica porosa dupla que permite a troca de substâncias entre o citoplasma e o interior do núcleo.

É a organela encarregada de coordenar todos os processos celulares, pois contém todas as instruções necessárias no DNA que permite realizar uma imensa variedade de processos.

O núcleo não é uma organela perfeitamente esférica e estática com DNA disperso aleatoriamente dentro dele. É uma estrutura de extraordinária complexidade com diferentes componentes como: o envelope nuclear, a cromatina e o nucléolo.

Existem também outros corpos dentro do núcleo, como os corpos de Cajal e os corpos de PML (do inglês: leucemia promielocítica).

Mitocôndria

As mitocôndrias são organelas rodeadas por um sistema de membrana dupla e são encontradas em plantas e animais. O número de mitocôndrias por célula varia de acordo com suas necessidades: em células com alta necessidade de energia, o número é relativamente maior.

As vias metabólicas que ocorrem na mitocôndria são: o ciclo do ácido cítrico, o transporte de elétrons e a fosforilação oxidativa, a oxidação beta de ácidos graxos e a quebra de aminoácidos.

Cloroplastos

Os cloroplastos são organelas típicas de plantas e algas, apresentando sistemas de membrana complexos. O constituinte mais importante é a clorofila, um pigmento verde que participa diretamente da fotossíntese.

Além das reações associadas à fotossíntese, os cloroplastos podem gerar ATP, sintetizar aminoácidos, ácidos graxos, entre outros. Estudos recentes têm mostrado que esse compartimento está relacionado à produção de substâncias contra patógenos.

Assim como as mitocôndrias, os cloroplastos possuem seu próprio material genético, em formato circular. Do ponto de vista evolutivo, esse fato é uma evidência que sustenta a teoria do possível processo endossimbiótico que deu origem às mitocôndrias e aos cloroplastos.

Retículo endoplasmático

O retículo é um sistema de membrana que continua com o núcleo e se estende por toda a célula na forma de um labirinto.

É dividido em retículo endoplasmático liso e retículo endoplasmático rugoso, dependendo da presença de ribossomos nele. O retículo rugoso é o principal responsável pela síntese de proteínas - graças aos ribossomos ancorados. O liso, por sua vez, está relacionado às vias metabólicas dos lipídios

Aparelho de Golgi

Consiste em uma série de discos achatados chamados "cisternas de Golgian". Está relacionado à secreção e modificação de proteínas. Também participa da síntese de outras biomoléculas, como lipídios e carboidratos.

Organismos eucarióticos

Em 1980, o pesquisador Carl Woese e colaboradores conseguiram estabelecer as relações entre os seres vivos por meio de técnicas moleculares. Por meio de uma série de experimentos pioneiros, eles conseguiram estabelecer três domínios (também chamados de "super-reinos") deixando para trás a visão tradicional dos cinco reinos.

De acordo com os resultados de Woese, podemos classificar as formas vivas da Terra em três grupos conspícuos: Archaea, Eubacteria e Eukarya.

No domínio Eukarya estão os organismos que conhecemos como eucariotos. Esta linhagem é amplamente diversa e abrange uma série de organismos unicelulares e multicelulares.

Unicelular

Os eucariotos unicelulares são organismos extremamente complexos, pois devem possuir em uma única célula todas as funções típicas de um eucarioto. Os protozoários são historicamente classificados em rizópodes, ciliados, flagelados e esporozoários.

Como exemplos mais proeminentes, temos a euglena: espécie fotossintética capaz de se mover através de um flagelo.

Existem também eucariotos ciliados, como os famosos paramécios pertencentes ao gênero Paramecium. Estes têm uma forma típica de chinelo e movem-se graças à presença de numerosos cílios.

Neste grupo também existem espécies patogênicas de humanos e outros animais, como o gênero Trypanosoma. Este grupo de parasitas é caracterizado por apresentar corpo alongado e flagelo típico. Eles são a causa da doença de Chagas (Trypanosoma cruzi) e doença do sono (Trypanosoma brucei).

O genero Plasmodium é o agente causador da malária ou malária em humanos. Esta doença pode ser fatal.

Existem também fungos unicelulares, mas as características mais marcantes deste grupo serão descritas em seções posteriores.

Plantas

Toda a grande complexidade de plantas que observamos diariamente pertence à linhagem eucariótica, de gramíneas e gramíneas a árvores complexas e grandes.

As células desses indivíduos são caracterizadas por possuírem uma parede celular composta por celulose, o que confere rigidez à estrutura. Além disso, possuem cloroplastos que contêm todos os elementos bioquímicos necessários para que ocorra o processo fotossintético.

As plantas representam um grupo altamente diverso de organismos, com ciclos de vida complexos que seriam impossíveis de englobar em apenas algumas características.

Cogumelos

O termo "fungo" é usado para designar diferentes organismos, como bolores, leveduras e indivíduos que são capazes de produzir cogumelos.

Dependendo da espécie, eles podem se reproduzir sexualmente ou assexuadamente. Eles são caracterizados principalmente pela produção de esporos: pequenas estruturas latentes que podem se desenvolver quando as condições ambientais são adequadas.

Pode-se pensar que se assemelham às plantas, pois ambas se caracterizam por levar uma vida séssil, ou seja, não se movem. No entanto, os fungos não possuem cloroplastos e não possuem a maquinaria enzimática necessária para realizar a fotossíntese.

Sua forma de alimentação é heterotrófica, como a maioria dos animais, então eles devem procurar uma fonte de energia.

Animais

Os animais representam um grupo formado por quase um milhão de espécies catalogadas e classificadas corretamente, embora os zoólogos estimam que o valor real possa estar perto de 7 ou 8 milhões. Eles são um grupo tão diverso quanto os mencionados acima.

Caracterizam-se por serem heterotróficos (procuram o próprio alimento) e possuem uma notável mobilidade que lhes permite mover-se. Para essa tarefa, eles possuem uma série de mecanismos de locomoção variados que lhes permitem se mover em terra, água e ar.

Em relação à sua morfologia, encontramos grupos incrivelmente heterogêneos. Embora pudéssemos fazer uma divisão em invertebrados e vertebrados, onde a característica que os distingue é a presença da coluna vertebral e do notocórdio.

Dentro dos invertebrados, temos poríferos, cnidários, anelídeos, nematóides, platelmintos, artrópodes, moluscos e equinodermos. Enquanto os vertebrados incluem grupos mais conhecidos, como peixes, anfíbios, répteis, pássaros e mamíferos.

Tipos de células eucarióticas

Existe uma grande diversidade de células eucarióticas. Embora você possa pensar que os mais complexos são encontrados em animais e plantas, isso está incorreto. A maior complexidade é observada em organismos protísticos, que devem ter todos os elementos necessários para a vida confinados em uma única célula.

O caminho evolutivo que levou ao surgimento dos organismos multicelulares trouxe consigo a necessidade de distribuir tarefas dentro do indivíduo, o que é conhecido como diferenciação celular. Assim, cada célula é responsável por uma série de atividades limitadas e possui uma morfologia que permite realizá-las.

Conforme ocorre o processo de fusão ou fertilização dos gametas, o zigoto resultante sofre uma série de divisões celulares subsequentes que levarão à formação de mais de 250 tipos de células.

Em animais, as vias de diferenciação seguidas pelo embrião são direcionadas por sinais que ele recebe do meio ambiente e dependem muito de sua posição no organismo em desenvolvimento. Entre os tipos de células mais proeminentes, temos:

Neurônios

Os neurônios ou células especializadas na condução do impulso nervoso que fazem parte do sistema nervoso.

Células musculares

Células do músculo esquelético que possuem propriedades contráteis e estão alinhadas em uma rede de filamentos. Permitem os movimentos típicos dos animais, como correr ou caminhar.

Células de cartilagem

As células da cartilagem são especializadas em suporte. Por isso são envolvidos por uma matriz que contém colágeno.

Células sanguíneas

Os componentes celulares do sangue são os glóbulos vermelhos e brancos e as plaquetas. Os primeiros têm forma de disco, carecem de núcleo quando maduros e têm a função de transportar hemoglobina. Os glóbulos brancos participam da resposta imunológica e as plaquetas no processo de coagulação do sangue.

Metabolismo

Os eucariotos apresentam uma série de vias metabólicas como a glicólise, as vias da pentose fosfato, a oxidação beta de ácidos graxos, entre outras, organizadas em compartimentos celulares específicos. Por exemplo, o ATP é gerado na mitocôndria.

As células vegetais têm um metabolismo característico, pois possuem o maquinário enzimático necessário para captar a luz solar e gerar compostos orgânicos. Este processo é a fotossíntese e os transforma em organismos autotróficos que podem sintetizar os componentes energéticos necessários ao seu metabolismo.

As plantas têm uma via específica chamada ciclo do glioxilato que ocorre no glioxissoma e é responsável pela conversão de lipídios em carboidratos.

Animais e fungos são caracterizados por serem heterotróficos. Essas linhagens são incapazes de produzir seu próprio alimento, então devem ativamente buscá-lo e degradá-lo.

Diferenças com procariontes

A diferença crucial entre um eucarioto e um procarioto é a presença de um núcleo delimitado por uma membrana e definido no primeiro grupo de organismos.

Podemos chegar a essa conclusão examinando a etimologia de ambos os termos: procarioto vem das raízes pró que significa "antes" e karyon o que é núcleo; enquanto eucariótico se refere à presença de um "núcleo verdadeiro" (eu que significa "verdadeiro" e karyon que significa núcleo)

No entanto, encontramos eucariotos unicelulares (ou seja, todo o organismo é uma única célula) como o conhecido Paramecium ou leveduras. Da mesma forma, encontramos organismos eucarióticos multicelulares (compostos por mais de uma célula) como animais, incluindo humanos.

De acordo com o registro fóssil, foi possível concluir que os eucariotos evoluíram dos procariontes. Portanto, é lógico supor que ambos os grupos tenham características semelhantes, como presença de membrana celular, vias metabólicas comuns, entre outras. As diferenças mais evidentes entre os dois grupos serão descritas abaixo:

Tamanho

Os organismos eucarióticos são geralmente maiores em tamanho do que os procariotos, pois são muito mais complexos e com mais elementos celulares.

Em média, o diâmetro de um procariota é entre 1 e 3 µm, enquanto uma célula eucariótica pode ser da ordem de 10 a 100 µm. Embora existam exceções notáveis a esta regra.

Presença de organelas

Em organismos procarióticos, não existem estruturas delimitadas por uma membrana celular. São extremamente simples e carecem desses corpos internos.

Normalmente, as únicas membranas que os procariontes possuem são aquelas encarregadas de delimitar o organismo com o ambiente externo (note que esta membrana também está presente nos eucariotos).

Núcleo

Como mencionado acima, a presença de um núcleo é um elemento chave para discriminar os dois grupos. Nos procariontes, o material genético não é delimitado por nenhum tipo de membrana biológica.

Em contraste, os eucariotos são células com uma estrutura interna complexa e, dependendo do tipo de célula, apresentam as organelas específicas que foram descritas em detalhes na seção anterior. Essas células geralmente têm um único núcleo com duas cópias de cada gene - como na maioria das células em humanos.

Nos eucariotos, o DNA (ácidos desoxirribonucléicos) é altamente organizado em diferentes níveis. Essa longa molécula está associada a proteínas, chamadas histonas, e é compactada a tal ponto que é capaz de entrar em um pequeno núcleo, que pode ser observado em um determinado ponto da divisão celular como cromossomos.

Os procariontes não possuem níveis tão sofisticados de organização. Geralmente, o material genético é apresentado como uma única molécula circular que pode aderir à biomembrana que envolve a célula.

No entanto, a molécula de DNA não é distribuída aleatoriamente. Embora não seja envolto em uma membrana, o material genético está localizado em uma região chamada nucleóide.

Mitocôndrias e cloroplastos

No caso específico das mitocôndrias, são organelas celulares onde se encontram as proteínas necessárias aos processos de respiração celular. Os procariotos - que devem conter essas enzimas para as reações oxidativas - são ancorados na membrana plasmática.

Da mesma forma, no caso em que o organismo procariótico é fotossintético, o processo é realizado nos cromatóforos.

Ribossomos

Os ribossomos são as estruturas responsáveis por traduzir o RNA mensageiro nas proteínas que essa molécula codifica. Eles são bastante abundantes, por exemplo, uma bactéria comum, como Escherichia coli, pode ter até 15.000 ribossomos.

Duas unidades que compõem o ribossomo podem ser distinguidas: uma principal e uma secundária. A linhagem procariótica é caracterizada por apresentar ribossomos 70S, compostos pela subunidade 50S grande e pela subunidade 30S pequena. Em contraste, nos eucariotos, eles são compostos por uma grande subunidade 60S e uma pequena subunidade 40S.

Em procariotos, os ribossomos estão espalhados por todo o citoplasma. Enquanto em eucariotos, eles são ancorados em membranas, como no retículo endoplasmático rugoso.

Citoplasma

O citoplasma em organismos procarióticos tem uma aparência principalmente granular, graças à presença de ribossomos.Em procariotos, a síntese de DNA ocorre no citoplasma.

Presença de parede celular

Os organismos procarióticos e eucarióticos são delimitados de seu ambiente externo por uma membrana biológica lipídica dupla. Porém, a parede celular é uma estrutura que envolve a célula e está presente apenas na linhagem procariótica, nas plantas e nos fungos.

Essa parede é rígida e a função geral mais intuitiva é proteger a célula do estresse ambiental e de possíveis mudanças osmóticas. No entanto, no nível da composição, essa parede é totalmente diferente nesses três grupos.

A parede da bactéria é composta por um composto denominado peptidoglicano, formado por dois blocos estruturais ligados por ligações do tipo β-1,4: N-acetil-glucosamina e ácido N-acetilmurâmico.

Em plantas e fungos - ambos eucariotos - a composição da parede também varia. No primeiro grupo está a celulose, um polímero formado por unidades repetidas do açúcar glicose, enquanto os fungos possuem paredes de quitina e outros elementos como glicoproteínas e glicanos. Observe que nem todos os fungos possuem parede celular.

DNA

O material genético entre eucariotos e procariontes varia não apenas na forma como é compactado, mas também em sua estrutura e quantidade.

Os procariotos são caracterizados por terem baixa quantidade de DNA, de 600.000 pares de bases a 8 milhões. Ou seja, eles podem codificar de 500 a alguns milhares de proteínas.

Os íntrons (sequências de DNA que não codificam para proteínas e que são genes de interrupção) estão presentes em eucariotos e não em procariotos.

A transferência horizontal de genes é um processo significativo em procariotos, enquanto em eucariotos é praticamente ausente.

Processos de divisão celular

Em ambos os grupos, o volume celular aumenta até atingir o tamanho adequado. Os eucariotos realizam a divisão por um processo complexo de mitose, que resulta em duas células-filhas de tamanho semelhante.

A função da mitose é garantir um número adequado de cromossomos após cada divisão celular.

Uma exceção a esse processo é a divisão celular das leveduras, principalmente do gênero Saccharomyces, onde a divisão leva à geração de uma célula filha menor, pois é formada por meio de um "bojo".

As células procarióticas não sofrem divisão celular mitótica - uma consequência intrínseca da falta de um núcleo. Nestes organismos, a divisão ocorre por divisão binária. Assim, a célula cresce e se divide em duas partes iguais.

Existem certos elementos que participam da divisão celular em eucariotos, como os centrômeros. No caso dos procariotos, não existem análogos a esses e apenas algumas espécies de bactérias têm microtúbulos. A reprodução do tipo sexual é comum em eucariotos e rara em procariotos.

Citoesqueleto

Os eucariotos têm uma organização muito complexa ao nível do citoesqueleto. Este sistema é composto por três tipos de filamentos classificados por seu diâmetro em microfilamentos, filamentos intermediários e microtúbulos. Além disso, existem proteínas com propriedades motoras associadas a este sistema.

Os eucariotos têm uma série de processos que permitem que a célula se mova em seu ambiente. São os flagelos, cuja forma lembra um chicote e o movimento é diferente em eucariotos e procariontes. Os cílios são mais curtos e geralmente presentes em grande número.

Referências

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