Dependendo de onde você está em sua formação em ciências da vida, você já deve saber que as células são os componentes estruturais e funcionais básicos da vida. Você pode estar ciente de que, em organismos mais complexos, como você e outros animais, as células são altamente especializadas, contendo um variedade de inclusões físicas que realizam funções metabólicas específicas e outras funções para manter as condições dentro da célula hospitaleira para vida.
Certos componentes das células de organismos "avançados" chamados organelas têm a capacidade de agir como minúsculas máquinas e são responsáveis por extrair energia das ligações químicas da glicose, a principal fonte de nutrição de todas as células vivas. Você já se perguntou quais organelas ajudam a fornecer energia às células ou qual organela está mais diretamente envolvida nas transformações de energia dentro das células? Se sim, conheça o mitocôndria e a cloroplasto, as principais realizações evolutivas dos organismos eucarióticos.
Células: procariontes versus eucariotos
Organismos no domínio Prokaryota, que inclui bactérias e o Archaea (anteriormente chamados de "archaebacteria"), são quase inteiramente unicelulares e, com poucas exceções, devem obter toda a sua energia de glicolise, um processo que ocorre no citoplasma da célula. Os muitos organismos multicelulares no Eukaryota domínio, no entanto, tem células com inclusões chamadas organelas que realizam uma série de funções metabólicas dedicadas e outras funções diárias.
Todas as células têm DNA (material genético), um membrana celular, citoplasma (a "gosma" que constitui a maior parte da substância da célula) e ribossomos, que fazem proteínas. Os procariotos normalmente têm pouco mais do que isso, enquanto as células eucarióticas (plantas, animais e fungos) são as que possuem organelas. Entre eles estão cloroplastos e mitocôndrias, que estão envolvidos no atendimento das necessidades de energia de suas células-mãe.
Organelas de processamento de energia: mitocôndrias e cloroplastos
Se você sabe alguma coisa sobre microbiologia e recebe uma fotomicrografia de uma célula vegetal ou animal célula, não é realmente difícil adivinhar quais organelas estão envolvidas na energia conversão. Tanto os cloroplastos quanto as mitocôndrias são estruturas de aparência ocupada, com grande área total da superfície da membrana como resultado de dobras meticulosas e uma aparência geral "ocupada". Em outras palavras, fica evidente que essas organelas fazem muito mais do que apenas armazenar matérias-primas celulares.
Acredita-se que ambas essas organelas compartilham a mesma história evolutiva fascinante, como evidenciado pelo fato de que eles têm seu próprio DNA, separado daquele no núcleo da célula. Acredita-se que as mitocôndrias e os cloroplastos tenham sido originalmente bactérias autônomas antes de serem engolfadas, mas não destruídas, por procariontes maiores (os teoria do endossimbionte). Quando essas bactérias "comidas" acabaram por servir a funções metabólicas vitais para os organismos maiores e, inversamente, para todo um domínio de organismos, Eukaryota, nasceu.
Estrutura e função dos cloroplastos
Todos os eucariotos participam da respiração celular, que inclui a glicólise e as três etapas básicas de respiração aeróbica: a reação ponte, o ciclo de Krebs e as reações do transporte de elétrons cadeia. As plantas, entretanto, não podem obter glicose diretamente do ambiente para alimentar a glicólise, uma vez que não podem "comer"; em vez disso, eles produzem glicose, um açúcar de seis carbonos, a partir do gás dióxido de carbono, um composto de dois carbonos, em organelas chamadas cloroplastos.
Os cloroplastos são onde o pigmento clorofila (que dá às plantas sua aparência verde) é armazenado, em pequenos sacos chamados tilacóides. No processo de duas etapas de fotossíntese, as plantas usam a energia da luz para gerar ATP e NADPH, que são moléculas transportadoras de energia, e então fazem uso dessa energia para construir glicose, que fica então disponível para o resto da célula, bem como armazena na forma de substâncias que os animais podem eventualmente comer.
Estrutura e função das mitocôndrias
O processamento de energia nas plantas é fundamentalmente o mesmo que nos animais e na maioria dos fungos: o "objetivo" final é quebrar a glicose em moléculas menores e extrair ATP no processo. As mitocôndrias fazem isso servindo como "usinas de energia" das células, pois são os locais de respiração aeróbica.
Na mitocôndria oblonga, "em forma de bola de futebol", o piruvato, o principal produto da glicólise, é transformado em acetil CoA, transportado para o interior da organela para o ciclo de Krebs e, em seguida, mudou-se para a membrana mitocondrial para o transporte de elétrons cadeia. Ao todo, essas reações adicionam 34 a 36 ATP aos dois ATP gerados a partir de uma única molécula de glicose na glicólise sozinha.