Em células procarióticas, como bactérias, o material genético do organismo ou DNA (ácido desoxirribonucleico), "flutua" no citoplasma da célula, separado do mundo externo apenas pela barreira externa da própria célula. Nas células de eucariotos como você, o DNA está contido em um núcleo ligado à membrana, oferecendo uma segunda camada de proteção e um foco aprimorado de funcionalidade.
Envolver o material genético da célula dentro de uma membrana plasmática dupla protetora é um exemplo de compartimentalização. Que células eucarióticas pode invocar isso tão facilmente em sua arquitetura celular é a principal adaptação estrutural que permitiu que os eucariotos superassem em muito os procariontes em tamanho e diversidade geral.
Procariota vs. Células eucarióticas
Todas as células têm quatro elementos básicos: a membrana celular no lado de fora, citoplasma preenchendo a maior parte do interior, ribossomos para sintetizar proteínas e material genético na forma de DNA. Os procariotos geralmente têm pouco mais do que isso, e todos, exceto alguns, consistem em apenas uma dessas células simples. O pouco DNA que eles têm fica em um aglomerado solto no citoplasma.
As células eucarióticas (isto é, aquelas de animais, plantas, protistas e fungos) têm todas as inclusões acima e depois algumas. É importante ressaltar que eles contêm organelas ligadas à membrana que realizam funções vitais e repetitivas, como quebrar completamente as moléculas de carboidratos.
As células eucarióticas podem diferir marcadamente umas das outras, tanto dentro como entre organismos e espécies. Todos os eucariotos, por exemplo, têm mitocôndria, mas com poucas exceções, apenas as células vegetais têm cloroplastos.
Por que DNA em um Núcleo?
Se solicitado a explicar as vantagens da compartimentalização em células eucarióticas, você teria uma tarefa fácil se equipado com conhecimentos básicos sobre anatomia celular e fisiologia em geral.
A "biologia da compartimentalização" é um avanço evolutivo que permitiu que as células se tornassem pequenas máquinas especializadas (e, em alguns casos, organismos inteiros).
As células eucarióticas têm organelas ligadas à membrana para realizar a digestão, extraindo energia dos alimentos e movendo as proteínas recém-sintetizadas de um lugar para outro. Na falta de tudo isso, suas contrapartes procarióticas só podem crescer até um certo tamanho e, na maioria dos casos, não cresceram além de serem uma única célula no geral.
O enorme tamanho do genoma eucariótico, refletido em sua quantidade absoluta de DNA, exige que ele seja embalado de maneira muito compacta apenas para caber em uma célula. Ter assim um núcleo reforça este aspecto da construção de células eucarióticas consideravelmente.
Organelas Ligadas à Membrana
Algumas das organelas ligadas à membrana mais proeminentes em células eucarióticas são:
Mitocôndria. Muitas vezes são chamadas de "usinas de energia" das células, porque é aqui que ocorrem as reações da respiração aeróbica. Essas reações são responsáveis pela enorme quantidade de "criação" de energia nos eucariotos.
Cloroplastos. Encontrado em células vegetais, cloroplastos use o poder da luz solar para fabricar açúcares a partir do gás dióxido de carbono no meio ambiente.
Lisossomos. Esta é a "equipe de limpeza" das células (veja abaixo).
Retículo endoplasmático. Esta "rodovia" membranosa move as proteínas recém-feitas dos ribossomos para Corpos de Golgi e em outros lugares.
Corpos de Golgi. Esses "sacos" movem as proteínas sobre a célula entre as retículo endoplasmático e seu destino final.
Lisossomos e digestão
Os lisossomos carregam enzimas digestivas capaz de quebrar os resíduos celulares, mas também componentes celulares saudáveis. Portanto, quando essas enzimas são produzidas nos ribossomos, elas devem ser movidas para suas eventuais casas nos lisossomos sem danificar nada ao longo do caminho.
Essas enzimas são transportadas na célula quase da mesma forma que os HAZMAT (resíduos perigosos) são transportados ao longo das rodovias e ferrovias dos EUA: com etiquetas especiais e com muito cuidado. Uma vez no ambiente de alta acidez dos lisossomas, estes hidrolase ácida as enzimas funcionam de forma muito eficaz.
Três exemplos de digestão intracelular por lisossomos:
- Carboidratos, lipídios, ácidos nucléicos e proteínas
- Organelas "mortas" e seus componentes
- Bactérias e outras substâncias retiradas de fora da célula