Organelas celulares em células animais e vegetais: características, funções - Ciência - 2023

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o Organelas celulares São as estruturas internas que constituem as células - como “pequenos órgãos” - que desempenham funções estruturais, metabólicas, sintéticas, de produção e de consumo de energia.

Essas estruturas estão contidas no citoplasma celular e, em geral, todas as células eucarióticas são compostas por um conjunto básico de organelas intracelulares. Eles podem ser diferenciados entre membranosos (eles têm uma membrana plasmática) e não-membranosos (eles não têm uma membrana plasmática).

Cada organela possui um conjunto único de proteínas que geralmente são encontradas na membrana ou dentro da organela.

Existem organelas responsáveis pela distribuição e transporte de proteínas (lisossomos), outras realizam funções metabólicas e bioenergéticas (cloroplastos, mitocôndrias e peroxissomos), estrutura e movimento celular (filamentos e microtúbulos), e há aquelas que fazem parte da superfície célula (membrana plasmática e parede celular).

As células procarióticas não possuem organelas membranosas, enquanto nas células eucarióticas podemos encontrar os dois tipos de organelas. Essas estruturas também podem ser classificadas de acordo com sua função na célula.

Organelas: membranosas e não membranosas

Organelas membranosas

Essas organelas possuem uma membrana plasmática que permite a separação do ambiente interno do citoplasma da célula. A membrana tem formas vesiculares e tubulares e pode ser pregueada como no retículo endoplasmático liso ou dobrada na organela como na mitocôndria.

Essa organização da membrana plasmática nas organelas aumenta sua área de superfície e também forma subcompartimentos intracelulares onde várias substâncias, como proteínas, são armazenadas ou secretadas.

Entre as organelas de membrana encontramos o seguinte:

- Membrana celular, que delimita a célula e outras organelas celulares.

-Retículo endoplasmático bruto (RER), local onde ocorre a síntese de proteínas e a modificação de proteínas recém-sintetizadas.

-Retículo endoplasmático liso (REL), onde os lipídios e esteróides são sintetizados.

-Aparelho de Golgi, modifica e embala proteínas e lipídios para transporte.

-Endossomos, participam da endocitose e também classificam e redirecionam as proteínas aos seus destinos finais.

-Lisossomos, contêm enzimas digestivas e participam da fagocitose.

-Transportar vesículas, traduzir material e participar na endocitose e exocitose.

-Mitocôndrias e cloroplastos, produzem ATP fornecendo energia à célula.

-Peroxissomos, envolvidos na produção e degradação de H₂OU₂ e ácidos graxos.

Organelas não membranosas

Essas organelas não possuem uma membrana plasmática que as delimite, e nelas as proteínas exclusivas geralmente se auto-montam nos polímeros que fazem parte dos elementos estruturais do citoesqueleto.

Entre as organelas citoplasmáticas não membranosas encontramos:

-Microtúbulos, que constituem o citoesqueleto juntamente com microfilamentos de actina e filamentos intermediários.

-Filamentos, fazem parte do citoesqueleto e são classificados em microfilamentos e filamentos intermediários.

-Centríolos, estruturas cilíndricas das quais derivam os corpos basais dos cílios.

-Ribossomos, estão envolvidos na síntese de proteínas e são compostos de RNA ribossômico (RNAr).

Organelas em células animais

Os animais realizam atividades diárias de proteção, alimentação, digestão, movimento, reprodução e até morte. Muitas dessas atividades também são realizadas dentro das células que constituem esses organismos e são realizadas pelas organelas celulares que constituem a célula.

Em geral, todas as células de um organismo têm a mesma organização e usam mecanismos semelhantes para realizar todas as suas atividades. No entanto, algumas células podem se especializar tanto em uma ou mais funções que diferem das outras por terem um maior número ou tamanho de certas estruturas ou regiões celulares.

Duas regiões ou compartimentos principais podem ser diferenciados dentro das células: o núcleo, que é a organela mais proeminente das células eucarióticas, e o citoplasma que contém as outras organelas e algumas inclusões na matriz citoplasmática (como solutos e moléculas orgânicas).

Núcleo

O núcleo é a maior organela da célula e representa a característica mais marcante das células eucarióticas, sendo o que as diferencia das células procarióticas. É bem delimitado por duas membranas nucleares ou envoltórios que possuem poros. Dentro do núcleo está o DNA na forma de cromatina (condensada e frouxa) e o nucléolo.

As membranas nucleares permitem que o interior do núcleo do citoplasma da célula seja isolado, além de servir de estrutura e suporte para a referida organela. Este envelope é composto por uma membrana externa e uma interna. A função do envelope nuclear é impedir a passagem de moléculas entre o interior do núcleo e o citoplasma.

Os complexos de poros nas membranas nucleares permitem a passagem seletiva de proteínas e RNAs, mantendo estável a composição interna do núcleo e cumprindo papéis importantes na regulação da expressão gênica.

O genoma da célula está contido nessas organelas, e é por isso que serve como um depósito para a informação genética da célula. A transcrição e o processamento do RNA e a replicação do DNA ocorrem dentro do núcleo, e apenas a tradução ocorre fora desta organela.

Membrana plasmática

O plasma ou membrana celular é uma estrutura composta por duas camadas de lipídios anfipáticos, sendo uma parte hidrofóbica e outra hidrofílica (bicamada lipídica) e algumas proteínas (membrana integral e periférica). Essa estrutura é dinâmica e participa de diversos processos fisiológicos e bioquímicos nas células.

A membrana plasmática é responsável por manter o interior da célula isolado do ambiente circundante. Ele controla a passagem de todas as substâncias e moléculas que entram e saem da célula por vários mecanismos, como a difusão simples (a favor de um gradiente de concentração) e o transporte ativo, onde as proteínas de transporte são necessárias.

Retículo endoplasmático rugoso

O retículo endoplasmático é formado por uma rede de túbulos e sacos (cisternas) que são circundados por uma membrana que se estende desde o núcleo (membrana nuclear externa). É também uma das maiores organelas nas células.

O retículo endoplasmático rugoso (RER) possui um grande número de ribossomos em sua superfície externa e também contém vesículas que se estendem ao aparelho de Golgi. Faz parte do sistema de síntese de proteínas da célula. As proteínas sintetizadas passam para os tanques RER, onde são transformadas, acumuladas e transportadas.

As células secretoras e as células com grande quantidade de membrana plasmática, como os neurônios, apresentam retículo endoplasmático rugoso bem desenvolvido. Os ribossomos que compõem o RER são responsáveis pela síntese de proteínas secretoras e proteínas que compõem outras estruturas celulares, como lisossomas, aparelho de Golgi e membranas.

Retículo endoplasmático liso

O retículo endoplasmático liso (REL) está envolvido na síntese de lipídios e não possui ribossomos associados à membrana. É constituído por túbulos curtos com tendência para uma estrutura tubular. Ele pode ser separado do RER ou ser uma extensão dele.

As células associadas à síntese de lipídios e secreção de esteróides têm RELs altamente desenvolvidos. Esta organela também intervém nos processos de desintoxicação e conjugação de substâncias nocivas, sendo altamente desenvolvida nas células hepáticas.

Eles possuem enzimas que modificam compostos hidrofóbicos, como pesticidas e carcinógenos, transformando-os em produtos solúveis em água que são facilmente degradados.

Aparelho de Golgi

No aparelho de Golgi, são recebidas as proteínas sintetizadas e modificadas no retículo endoplasmático. Nessa organela, essas proteínas podem sofrer outras modificações para finalmente serem transportadas para lisossomas, membranas plasmáticas ou destinadas à secreção. As glicoproteínas e a esfingomielina são sintetizadas no aparelho de Golgi.

Essa organela é composta por algumas espécies de bolsas envoltas por membranas conhecidas como cisternas, e apresentam vesículas associadas. As células que secretam proteínas por exocitose e aquelas que sintetizam membrana e proteínas associadas à membrana têm aparato de Golgi altamente ativo.

A estrutura e função do aparelho de Golgi apresentam polaridade. A porção mais próxima do RER é chamada de rede cis-Golgi (CGN) e tem formato convexo. As proteínas do retículo endoplasmático entram nessa região para serem transportadas dentro da organela.

A pilha de Golgi constitui a região intermediária da organela e é onde as atividades metabólicas dessa estrutura ocorrem. A região de maturação do complexo de Golgi é conhecida como rede trans-Golgi (TGN), tem forma côncava e é o ponto de organização e distribuição das proteínas em direção ao seu destino final.

Lisossomos

Os lisossomos são organelas que contêm enzimas capazes de degradar proteínas, ácidos nucléicos, carboidratos e lipídios. São basicamente o sistema digestivo das células, degradando polímeros biológicos captados de fora da célula e os próprios produtos das células (autofagia).

Embora possam ter diferentes formas e tamanhos, dependendo do produto capturado para a digestão, essas organelas são geralmente vacúolos esféricos densos.

As partículas capturadas pela endocitose são transportadas para os endossomos, que mais tarde amadurecem em lisossomas pela agregação de hidrolases ácidas do aparelho de Golgi. Essas hidrolases são responsáveis pela degradação de proteínas, ácidos nucléicos, polissacarídeos e lipídios.

Peroxissomos

Os peroxissomos são pequenas organelas (microrganismos) com uma membrana plasmática simples, que contêm enzimas oxidativas (peroxidases). A reação de oxidação realizada por essas enzimas produz peróxido de hidrogênio (H₂OU₂).

Nessas organelas, a catalase é responsável por regular e digerir o H₂OU₂ controlando sua concentração celular. As células do fígado e dos rins possuem quantidades significativas de peroxissomos, sendo estes os principais centros de desintoxicação do corpo.

O número de peroxissomos contidos em uma célula é regulado em resposta à dieta, ao consumo de certos medicamentos e a vários estímulos hormonais.

Mitocôndria

As células que consomem e geram quantidades significativas de energia (como as células musculares estriadas) possuem quantidades abundantes de mitocôndrias. Essas organelas desempenham um papel crítico na produção de energia metabólica nas células.

Eles são responsáveis pela produção de energia na forma de ATP a partir da degradação de carboidratos e ácidos graxos, por meio do processo de fosforilação oxidativa. Eles também podem ser descritos como geradores de energia móveis capazes de se mover ao redor da célula, fornecendo a energia necessária.

As mitocôndrias são caracterizadas por conterem seu próprio DNA e podem codificar tRNA, rRNA e algumas proteínas mitocondriais. A maioria das proteínas mitocondriais são traduzidas nos ribossomos e transportadas para as mitocôndrias pela ação de sinais específicos.

A montagem das mitocôndrias envolve proteínas codificadas por seu próprio genoma, outras proteínas codificadas no genoma nuclear e proteínas importadas do citosol. O número dessas organelas aumenta por divisão durante a interfase, embora essas divisões não estejam sincronizadas com o ciclo celular.

Ribossomos

Ribossomos são pequenas organelas que participam da síntese de proteínas. Estes são constituídos por duas subunidades sobrepostas uma à outra, contendo proteínas e RNA. Eles desempenham um papel importante na construção de cadeias polipeptídicas durante a tradução.

Os ribossomos podem ser encontrados livres no citoplasma ou associados ao retículo endoplasmático. Por participarem ativamente da síntese de proteínas, eles são ligados pelo mRNA em cadeias de até cinco ribossomos chamados polirribossomos. As células especializadas em síntese de proteínas possuem grandes quantidades dessas organelas.

Organelas em células vegetais

A maioria das organelas descritas anteriormente (núcleo, retículo endoplasmático, aparelho de Golgi, ribossomos, membrana plasmática e peroxissomos) são encontradas em células vegetais, onde desempenham basicamente as mesmas funções das células animais.

As principais organelas das células vegetais que as diferenciam de outros organismos são os plastídeos, vacúolos e a parede celular. Essas organelas são circundadas por uma membrana citoplasmática.

Parede celular

A parede celular é uma rede de glicoproteínas existente em praticamente todas as células vegetais. Desempenha um papel importante na troca celular de substâncias e moléculas e na circulação da água a diferentes distâncias.

Essa estrutura é composta por celulose, hemiceluloses, pectinas, lignina, suberina, polímeros fenólicos, íons, água e várias proteínas estruturais e enzimáticas. Essa organela se origina na citocinese pela inserção da placa celular, que é uma partição formada pela fusão das vesículas de Golgi no centro da figura mitótica.

Polissacarídeos complexos da parede celular são sintetizados no aparelho de Golgi. A parede celular, também conhecida como matriz extracelular (ECM), não só confere resistência e formas definidas à célula, mas também participa de processos como o crescimento, diferenciação e morfogênese celular e respostas a estímulos ambientais.

Vacúolos

Os vacúolos são uma das maiores organelas presentes nas células vegetais. Eles são circundados por uma membrana simples e têm o formato de sacos, armazenando água e substâncias de reserva, como amidos e gorduras, ou resíduos e sais. Eles são compostos de enzimas hidrolíticas.

Eles intervêm nos processos de exocitose e endocitose. As proteínas transportadas do aparelho de Golgi entram nos vacúolos, que assumem a função de lisossomos. Eles também participam da manutenção da pressão de turgor e do equilíbrio osmótico.

Plastids

Os plastídeos são organelas envoltas por uma membrana dupla. Eles são classificados em cloroplastos, amiloplastos, cromoplastos, oleinoplastos, proteinoplastos, proplastos e etioplastos.

Essas organelas são semiautônomas, pois contêm seu próprio genoma conhecido como nucleóide na matriz da organela ou estroma, além de um mecanismo de replicação, transcrição e tradução.

Os plastídios desempenham várias funções nas células vegetais, como a síntese de substâncias e o armazenamento de nutrientes e pigmentos.

Tipos de plastídios

Os cloroplastos são considerados os plastídios mais importantes. Eles estão entre as maiores organelas nas células e são encontrados em várias regiões dentro dela. Eles estão presentes em folhas e tecidos verdes, contendo clorofila. Eles intervêm na captação da energia solar e na fixação do carbono atmosférico no processo de fotossíntese.

-Amiloplastos são encontrados em tecidos de reserva. Faltam clorofila e são cheios de amido, servindo de depósito para estes e também participando da percepção gravitrópica na capa da raiz.

-Os cromoplastos armazenam pigmentos chamados carotenos, que estão associados às colorações laranja e amarelo das folhas, flores e frutos de outono.

-Oolinoplastos armazenam óleos enquanto os proteinoplastos armazenam proteínas.

-Proplastidia são pequenos plastídios encontrados em células meristemáticas de raízes e caules. Sua função não é muito clara, embora se acredite que sejam precursores de outros plastídios. A reforma dos proplastídeos está associada à rediferenciação de alguns plastídeos maduros.

-Etioplastos são encontrados em cotilédones de plantas cultivadas no escuro. Quando expostos à luz, eles rapidamente se diferenciam em cloroplastos.

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