Semelhanças da Mitocôndria e Núcleo

As células são as unidades básicas de todos os seres vivos. Cada uma dessas estruturas microscópicas exibe todas as propriedades associadas a estar vivo no sentido científico e, de fato, muitos organismos consistem em apenas uma única célula. Quase todos esses organismos unicelulares pertencem a uma ampla classe de organismos conhecida como procariontes - criaturas nos domínios taxonômicos Bactérias e Archaea.

Em contraste, Eukaryota, o domínio que inclui animais, plantas e fungos, tem células que são muito mais complexas e que apresentam numerosas organelas, que são estruturas internas ligadas à membrana que exibem funções especializadas. O núcleo é talvez a característica mais marcante das células eucarióticas, devido ao seu tamanho e localização mais ou menos central dentro da célula; o celular mitocôndriapor outro lado, ambos apresentam uma aparência única e constituem uma maravilha evolutiva e metabólica.

Todas as células têm vários componentes em comum. Isso inclui um

Os eucariotos são geralmente muito maiores e mais complexos do que os procariontes; conseqüentemente, suas células são mais complicadas e contêm uma variedade de organelas. São inclusões especializadas que permitem que a célula cresça e prospere desde o momento em que é criada até o momento em que se divide (que pode ser um dia ou menos). O primeiro deles visualmente em uma imagem microscópica de uma célula é o núcleo, que é o "cérebro" da célula que contém o DNA no forma de cromossomos e as mitocôndrias, que são necessárias para a quebra completa da glicose usando oxigênio (ou seja, aeróbio respiração).

Outras organelas críticas incluem o retículo endoplasmático, uma espécie de "sistema viário" membranoso que empacota e processa proteínas enquanto as move entre o exterior da célula, o citoplasma e o núcleo; o aparelho de Golgi, que são vesículas que funcionam como táxis em miniatura para essas substâncias e que podem "atracar" com o retículo endoplasmático; e lisossomos, que servem como sistema de gerenciamento de resíduos da célula, dissolvendo moléculas velhas e gastas.

Duas características que tornam as mitocôndrias diferentes de outras organelas são o ciclo de Krebs, que é hospedado pela matriz mitocondrial, e a cadeia de transporte de elétrons, que ocorre na mitocondrial interna membrana.

As mitocôndrias têm a forma de uma bola de futebol e se parecem com as próprias bactérias, o que, como você verá, não é por acaso. Eles são encontrados em maior densidade em locais onde as necessidades de oxigênio são altas, como nos músculos das pernas de atletas de resistência, como corredores de longa distância e ciclistas. A única razão pela qual existem é o fato de que os eucariotos têm necessidades de energia muito superiores às dos procariontes, e as mitocôndrias são o mecanismo que lhes permite atender a esses requisitos.
Leia mais sobre a estrutura e função das mitocôndrias.

A maioria dos biólogos moleculares adere ao teoria do endossimbionte. Neste contexto, há mais de 2 bilhões de anos, certos eucariotos primitivos, que ingeriam alimentos ingerindo grandes moléculas através da membrana celular, na verdade "comiam" uma bactéria que já havia evoluído para realizar atividades aeróbias metabolismo. (Procariontes capazes disso são comparativamente raros, mas continuam a existir hoje.)

Com o tempo, a forma de vida ingerida, que se reproduzia por conta própria, passou a depender exclusivamente de sua forma intracelular ambiente, que oferecia um suprimento imediato de glicose em todos os momentos e protegia a "célula" de ameaças. Em troca, a forma de vida engolfada permitiu que seus organismos hospedeiros crescessem e prosperassem por gerações além de qualquer coisa vista naquele ponto da história zoológica da Terra.

"Simbiontes" são organismos que compartilham um ambiente de maneira mutuamente benéfica. Em outras ocasiões, tais acordos de compartilhamento envolvem parasitismo, em que um organismo é prejudicado para permitir que o outro prospere.

Em qualquer narrativa sobre uma célula eucariótica, o núcleo é o centro das atenções. O núcleo é circundado por uma membrana nuclear, também chamada de envelope nuclear. Durante a maior parte do ciclo celular, o DNA se espalha difusamente por todo o núcleo. Somente no início da mitose os cromossomos se condensam nas formas que a maioria dos alunos associa a essas estruturas: aquelas minúsculas formas em "X".

Depois que os cromossomos, que foram copiados em interfase durante o ciclo celular, se separam durante a fase M, a célula inteira está pronta para se dividir (citocinese). As mitocôndrias, por sua vez, aumentaram em número dividindo-se pela metade no início da interfase, junto com os outros conteúdos citoplasmáticos da célula (ou seja, qualquer coisa fora do núcleo).
Leia mais sobre a estrutura e função do núcleo.

O núcleo entra em mitose com duas cópias idênticas de cada cromossomo, ligadas entre si em uma estrutura chamada de centríolo. Os humanos têm 46 cromossomos, portanto, no início da mitose, cada núcleo tem 92 moléculas de DNA individuais, organizadas em conjuntos de gêmeos idênticos. Cada gêmeo em um conjunto é chamado de irmã cromátide.

Quando o núcleo se divide, as cromátides em cada par são puxadas para lados opostos da célula. Isso cria núcleos filhos idênticos. É importante observar que o núcleo de cada célula contém todo o DNA necessário para reproduzir o organismo como um todo.

As mitocôndrias hospedam o ciclo de Krebs, no qual acetil CoA combina com oxaloacetato para criar citrato, uma molécula de seis carbonos que é reduzida a oxaloacetato em uma série de etapas que geram dois ATP por molécula de glicose, alimentar o processo a montante, juntamente com uma série de moléculas que carregam elétrons para o transporte da cadeia de elétrons reações.

O sistema de transporte da cadeia de elétrons também ocorre na mitocôndria. Esta série de reações em cascata usa energia de elétrons retirados das substâncias NADH e FADH₂ para conduzir a síntese de uma grande quantidade de ATP (32 a 34 moléculas por glicose a montante).

Semelhante ao núcleo, os cloroplastos e as mitocôndrias são ligados por membrana e estocados com um conjunto estratégico de enzimas. Não caia na armadilha comum, entretanto, de pensar que os cloroplastos são "as mitocôndrias das plantas". Plantas têm cloroplastos porque eles não podem ingerir glicose e devem produzi-la a partir do gás dióxido de carbono trazido para a planta por meio de suas folhas.

As células vegetais e animais têm mitocôndrias porque ambas participam da respiração aeróbica. Grande parte da glicose que uma planta produz é comida por animais no ambiente ou simplesmente apodrece eventualmente, mas a maioria das plantas também consegue mergulhar pesadamente em seu próprio estoque.

A principal diferença entre o DNA nuclear e o DNA mitocondrial é simplesmente a quantidade dele e os produtos específicos produzidos. Além disso, as estruturas têm trabalhos muito diferentes. Ambas as entidades, no entanto, se reproduzem dividindo-se ao meio e direcionam sua própria divisão.

As células em que pensamos quando consideramos as células eucarióticas não poderiam sobreviver sem mitocôndrias. Para simplificar muito, o núcleo é o cérebro do funcionamento das células, enquanto as mitocôndrias são os músculos.

Agora que você é um especialista em organelas eucarióticas, qual das alternativas a seguir é uma diferença entre o núcleo e uma mitocôndria?

1. Apenas o núcleo contém DNA.
2. Apenas o núcleo é circundado por uma membrana plasmática dupla.
3. Apenas o núcleo se divide em dois durante o ciclo celular.
4. Apenas o núcleo hospeda reações químicas que não ocorrem em outras partes da célula.

Na verdade, nenhuma dessas afirmações é verdadeira. As mitocôndrias, como você viu, possuem seu próprio DNA e, além disso, esse DNA contém genes que o DNA nuclear (normal) não contém. Mitocôndrias e núcleos, junto com organelas como o retículo endoplasmático, têm sua própria membrana. Conforme observado, cada corpo organiza e conduz seu próprio processo de divisão, e cada estrutura hospeda reações que não ocorrem em qualquer outro lugar na célula (por exemplo, a transcrição de RNA no núcleo, as reações em cadeia de transporte de elétrons em mitocôndria).