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B6. Membranas celulares eukaroytic - Biologia

B6. Membranas celulares eukaroytic - Biologia



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Estudamos lipídios, proteínas e carboidratos. Vários exemplos de tais anexos incluem:

  • N-miristoilação (ácido mirístico ligado - 14: 0 - por meio de uma ligação amida)
  • S-palmitoilação (ácido palmítico ligado - 16: 0 - através de uma ligação tioéster com um Cys
  • aditivo farnesil ou geranilgeranil a uma sequência terminal carboxi CAAX em uma proteína alvo, onde C é Cys, A é alifático e X é qualquer ácido aminado
  • adição de uma proteína a um glicosilfopatidilinositol (GPI), através de um complexo que geralmente contém um núcleo tetrassacarídeo conservado de 3 resíduos Man e 1 GlcNAc ligados a uma proteína. O GPI pode ser modificado posteriormente com Gal's e Man extras, bem como adições ao grupo PI, que protege a proteína na membrana. GPIs são encontrados em células eucarióticas e ligam muitos antígenos de superfície, moléculas de adesão e hidrolases à membrana. GPIs de Plasmoidium falciparum, o parasita da malária que mata cerca de dois milhões de pessoas a cada ano, parece agir como uma toxina e é a modificação CHO mais comum da proteína do parasita. Camundongos imunizados contra a sequência GPI, NH2-CH2-CH2-PO4-Man (a1-2) 6Man (a1-2) Man (a1-6) Man (a1-4) GlcNH2 (a1-6) mio-inositol-1 , 2-fosfato cíclico, foram substancialmente protegidos dos sintomas da malária e morte após serem expostos ao parasita real.


Figura: Membranas biológicas: simples a complexas


Figura: Uma visão legal de uma superfície de membrana


Resumo da Seção

Como uma célula procariótica, uma célula eucariótica tem uma membrana plasmática, citoplasma e ribossomos, mas uma célula eucariótica é normalmente maior do que uma célula procariótica, tem um núcleo verdadeiro (o que significa que seu DNA está rodeado por uma membrana) e tem outra membrana. organelas ligadas que permitem a compartimentação de funções. A membrana plasmática é uma bicamada fosfolipídica embutida com proteínas. O nucléolo dentro do núcleo é o local para a montagem do ribossomo. Os ribossomos são encontrados no citoplasma ou estão ligados ao lado citoplasmático da membrana plasmática ou retículo endoplasmático. Eles realizam a síntese de proteínas. As mitocôndrias realizam a respiração celular e produzem ATP. Os peroxissomos decompõem os ácidos graxos, aminoácidos e algumas toxinas. Vesículas e vacúolos são compartimentos de armazenamento e transporte. Nas células vegetais, os vacúolos também ajudam a quebrar as macromoléculas.

As células animais também possuem centrossoma e lisossomas. O centrossoma possui dois corpos, os centríolos, com um papel desconhecido na divisão celular. Os lisossomos são as organelas digestivas das células animais.

As células vegetais têm uma parede celular, cloroplastos e um vacúolo central. A parede celular vegetal, cujo principal componente é a celulose, protege a célula, fornece suporte estrutural e dá forma à célula. A fotossíntese ocorre em cloroplastos. O vacúolo central se expande, aumentando a célula sem a necessidade de produzir mais citoplasma.

O sistema endomembrana inclui o envelope nuclear, o retículo endoplasmático, o aparelho de Golgi, lisossomas, vesículas, bem como a membrana plasmática. Esses componentes celulares trabalham juntos para modificar, empacotar, marcar e transportar lipídios e proteínas da membrana.

O citoesqueleto possui três tipos diferentes de elementos proteicos. Os microfilamentos fornecem rigidez e forma à célula e facilitam os movimentos celulares. Os filamentos intermediários suportam a tensão e fixam o núcleo e outras organelas no lugar. Os microtúbulos ajudam a célula a resistir à compressão, servem como trilhas para proteínas motoras que movem as vesículas através da célula e puxam os cromossomos replicados para extremidades opostas de uma célula em divisão. Eles também são os elementos estruturais dos centríolos, flagelos e cílios.

As células animais se comunicam por meio de suas matrizes extracelulares e estão conectadas umas às outras por junções compactas, desmossomos e junções comunicantes. As células vegetais estão conectadas e se comunicam entre si por plasmódios.

Perguntas adicionais de autoverificação

1. Quais são as estruturas de uma célula vegetal que uma célula animal não possui? Que estruturas uma célula animal tem que uma célula vegetal não possui?


O núcleo

Normalmente, o núcleo é a organela mais proeminente em uma célula ([Figura 1]). O núcleo (plural = núcleos) abriga o DNA da célula e dirige a síntese de ribossomos e proteínas. Vamos dar uma olhada em mais detalhes ([Figura 4]).

Figura 4: O núcleo armazena a cromatina (DNA mais proteínas) em uma substância gelatinosa chamada nucleoplasma. O nucléolo é uma região condensada da cromatina onde ocorre a síntese do ribossomo. O limite do núcleo é chamado de envelope nuclear. Consiste em duas bicamadas de fosfolipídios: uma membrana externa e uma interna. A membrana nuclear é contínua com o retículo endoplasmático. Os poros nucleares permitem que as substâncias entrem e saiam do núcleo.


O exocisto na interface entre o citoesqueleto e as membranas em células eucarióticas

A entrega e a fusão final das vesículas secretoras com a membrana alvo relevante são processos de múltiplas etapas organizados hierarquicamente e reciprocamente interconectados envolvendo não apenas interações proteína-proteína específicas, mas também interações proteína-fosfolipídeo específicas. O exocisto foi descoberto como um complexo de amarração mediando o encontro inicial das vesículas exocíticas que chegam com a membrana plasmática. O complexo exocisto é regulado por pequenas GTPases Rab e Rho, resultando no acoplamento das vesículas exocíticas à membrana plasmática (PM) e, finalmente, sua fusão mediada por complexos SNARE específicos. Nas células modelo Opisthokont, o exocisto mostrou interagir diretamente com o citoesqueleto do microtúbulo e do microfilamento e proteínas motoras relacionadas, bem como com o PM via ligação específica de fosfatidilinositol 4, 5-bisfosfato, que afeta diretamente o citoesqueleto cortical e a dinâmica do PM. Aqui, resumimos o conhecimento atual sobre as interações exocisto-citoesqueleto-PM, a fim de abrir uma perspectiva para pesquisas futuras nesta área em células vegetais.

Palavras-chave: Exo70 actina citoesqueleto exocisto microtúbulo citoesqueleto miosina fosfolipídios secreção de pequenas GTPases.


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Estrutura Celular e Membrana

Introdução
Uma célula é a menor unidade de um organismo que pode viver de forma independente. Existem dois tipos de células: células procarióticas e eucarióticas. As células procarióticas incluem bactérias e um grande grupo de outros microrganismos sem núcleo. As células eucarióticas incluem células vegetais e células animais, elas têm núcleos e organelas celulares distintos.

Como a célula mantém a vida usando organelas?
A célula mantém a vida atribuindo cada responsabilidade a máquinas especializadas separadas. Essas máquinas são chamadas de organelas. Uma organela é uma estrutura compartimentada que desempenha uma função especializada dentro de uma célula. Uma célula animal contém um núcleo, ribossomos, mitocôndrias, retículo endoplasmático rugoso, retículo endoplasmático liso, membrana plasmática, aparelho de Golgi e lisossomas. O núcleo controla a função celular.

Estruturas e funções de organelas
Ribossomos: produzem proteínas para a célula. Cada ribossomo é feito de duas subunidades de proteína: a subunidade grande e a subunidade pequena. As unidades se prendem em torno de uma fita de instruções de ácido nucléico do núcleo. O ribossomo lê as instruções da fita para fazer proteínas para a célula usar em suas atividades normais.
Retículo endoplasmático: Incluindo ER rugoso e ER liso. ER áspero é encontrado anexado à parte externa do núcleo. Parece áspero por causa dos ribossomos em sua superfície. Ajuda os ribossomos anexados a finalizar a síntese de proteínas. ER liso NÃO está ligado ao núcleo e NÃO tem ribossomos anexados (portanto, liso). Smooth ER sintetiza carboidratos e lipídios.
O aparelho de Golgi: feito de sacos achatados e dobrados, envia pacotes ao redor da célula.
Mitocôndria: converte carboidratos retirados dos alimentos em ATP - produz energia para alimentar a célula.
Lisossomo: altamente ácido, destrói os resíduos para limpar a célula.

Membrana Celular: composição e função
A membrana celular é uma estrutura seletivamente permeável que envolve a célula e protege o ambiente interno da célula. A membrana celular é feita de fosfolipídios, que possuem cabeças de carboidratos e caudas de lipídios. As proteínas podem ser incorporadas ou ancoradas na membrana celular. As membranas celulares fornecem um ambiente estável para as células, realizam a função de comunicação entre as células por meio das proteínas de superfície e trocam material seletivamente entre uma célula e seu ambiente.

Uma célula é uma unidade de construção de um organismo que pode funcionar de forma independente. A célula mantém a vida atribuindo cada responsabilidade a máquinas especializadas separadas. Essas máquinas são chamadas de organelas. Uma organela é uma estrutura compartimentada que desempenha uma função especializada dentro de uma célula. Uma célula animal contém um núcleo, ribossomos, mitocôndrias, retículo endoplasmático rugoso, retículo endoplasmático liso, membrana plasmática, aparelho de Golgi e lisossomas. O núcleo controla a função celular. Outras organelas fornecem energia e blocos de construção para as células. A membrana celular é uma estrutura seletivamente permeável que envolve a célula e protege o ambiente interno da célula. A membrana celular é feita de duas camadas de fosfolipídios e proteínas, que podem se comunicar com outras células ou com o ambiente.

  • Mapas conceituais para explicar os temas tratados.
  • Tipo de fluxograma de explicação de cada função de uma célula.
  • Detalhes elegantes da estrutura de uma célula e de cada organela.
  • Explicação detalhada sobre a síntese, entrega e função das proteínas
  • O que é uma célula
  • Tipo de células
  • Requisito para a vida
  • Uma célula mantém a vida atribuindo cada responsabilidade às organelas
  • O que são organelas
  • Núcleo
  • Ribossomos
  • Retículo endoplasmático
  • Aparelho de Golgi
  • Síntese e distribuição de proteínas
  • Mitocôndria
  • Lisossomos
  • Resumo
  • O que é uma membrana celular?
  • Composição da membrana celular
  • Síntese da membrana celular
  • Função da membrana celular

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A primeira grande distinção que podemos fazer entre os organismos vivos é se eles são compostos de células procarióticas ou eucarióticas. Os organismos eucarióticos podem ser unicelulares ou multicelulares. Enquanto que células eucarióticas contém um núcleo verdadeiro encerrado em uma membrana, células procarióticas não contém um núcleo. As organelas principais são identificadas na célula eucariótica na Figura 1.1.

Figura 1.1. Célula eucariótica Numerosas organelas ligadas à membrana são encontradas no citoplasma de uma célula eucariótica.

Cada célula tem uma membrana celular envolvendo um citosol semifluido no qual o organelas estão suspensos. Em células eucarióticas, a maioria das organelas são ligadas por membrana, permitindo a compartimentação de funções. As membranas das células eucarióticas consistem em uma bicamada fosfolipídica. Esta membrana é única porque suas superfícies são hidrofílicas, interagindo eletrostaticamente com os ambientes aquosos dentro e fora da célula, enquanto sua porção interna é hidrofóbica, o que ajuda a fornecer uma barreira altamente seletiva entre o interior da célula e o ambiente externo. A membrana celular é um tópico tão importante no MCAT que um capítulo inteiro & mdashCapítulo 8 do Revisão de bioquímica MCAT& mdashis se dedica exclusivamente a discutir a estrutura e a fisiologia das membranas biológicas. o citosol permite a difusão de moléculas por toda a célula. Dentro donúcleo, o material genético é codificado em ácido desoxirribonucleico (DNA), que é organizado em cromossomos. As células eucarióticas se reproduzem por mitose, permitindo a formação de duas células-filhas idênticas.

O núcleo

Como o centro de controle da célula, o núcleo é a organela mais testada no MCAT. Ele contém todo o material genético necessário para a replicação da célula. O núcleo é cercado por membrana nuclear ou envelope, uma membrana dupla que mantém um ambiente nuclear separado e distinto do citoplasma. Poros nucleares na membrana nuclear permite a troca seletiva de material entre o citoplasma e o núcleo.

O envelope nuclear cria dois ambientes distintos dentro da célula porque separa o núcleo do citoplasma. Isso permite a compartimentação da transcrição (a formação de hnRNA a partir do DNA, que é subsequentemente processado para formar o mRNA) e a tradução (a formação de um peptídeo a partir do mRNA). Esses processos são discutidos no Capítulo 7 do Revisão de bioquímica MCAT.

O material genético (DNA) contém regiões codificantes chamadas genes. O DNA linear é enrolado em torno de proteínas organizadoras conhecidas como histonas, e é então enrolado em fitas lineares chamadas cromossomos. A localização do DNA no núcleo permite a compartimentação da transcrição do DNA separada da tradução do RNA. Finalmente, há uma subseção do núcleo conhecido como o nucléolo, onde o RNA ribossomal (rRNA) é sintetizado. O nucléolo, na verdade, ocupa cerca de 25% do volume de todo o núcleo e muitas vezes pode ser identificado como uma mancha mais escura no núcleo.

Mitocôndria

Mitocôndria, mostrado na Figura 1.2, são frequentemente chamados as usinas de energia da célula, em referência às suas funções metabólicas importantes. A mitocôndria contém duas camadas: as membranas externa e interna. o membrana externa serve como uma barreira entre o citosol e o ambiente interno da mitocôndria. A membrana interna, que é lançada em várias dobras chamadas cristas, contém as moléculas e enzimas necessárias para a cadeia de transporte de elétrons. As cristas são estruturas altamente convolutas que aumentam a área de superfície disponível para as enzimas da cadeia de transporte de elétrons. O espaço entre as membranas interna e externa é chamado de espaço intermembranar o espaço dentro da membrana interna é chamado de mitocondrial matriz. Conforme descrito no Capítulo 10 do Revisão de bioquímica MCAT, o bombeamento de prótons da matriz mitocondrial para o espaço intermembrana estabelece a força motriz do próton, em última análise, esses prótons fluem através ATP sintase para gerar ATP durante a fosforilação oxidativa.

o teoria da endossimbiose serial tenta explicar a formação de algumas das organelas delimitadas por membrana que postula que essas organelas são formadas pelo engolfamento de um procarioto por outro e o estabelecimento de uma relação simbiótica entre os dois. Além das mitocôndrias, acredita-se que cloroplastos em células vegetais e organelas de motilidade (como os flagelos) tenham evoluído por meio desse processo.

As mitocôndrias são diferentes de outras partes da célula por serem semi-autônomas. Eles contêm alguns de seus próprios genes e se replicam independentemente do núcleo por meio da fissão binária. Acredita-se que as mitocôndrias tenham evoluído de um procarioto anaeróbio engolfando um procarioto aeróbio e estabelecendo uma relação simbiótica.

Figura 1.2. Estrutura Mitocondrial

Além de manter a célula viva fornecendo energia, as mitocôndrias também são capazes de matar a célula pela liberação de enzimas da cadeia de transporte de elétrons. Esta versão dá início a um processo conhecido como apoptose, ou morte celular programada.

Lisossomos são estruturas ligadas à membrana contendo enzimas hidrolíticas que são capazes de quebrar muitos substratos diferentes, incluindo substâncias ingeridas por endocitose e produtos residuais celulares. A membrana lisossomal sequestra essas enzimas para evitar danos à célula. No entanto, a liberação dessas enzimas pode ocorrer em um processo conhecido como autólise. Como as mitocôndrias, quando os lisossomos liberam suas enzimas hidrolíticas, isso resulta em apoptose. Nesse caso, as enzimas liberadas levam diretamente à degradação dos componentes celulares.

Retículo endoplasmático

o retículo endoplasmático (ER) é uma série de membranas interconectadas que, na verdade, são contíguas ao envelope nuclear. A única membrana do retículo endoplasmático é dobrada em inúmeras invaginações, criando estruturas complexas com um lúmen central. Existem duas variedades de ER: liso e áspero. o ER áspero (RER) é cravejado com ribossomos, que permitem a tradução de proteínas destinadas à secreção diretamente em seu lúmen. Por outro lado, o ER suave (SER) não tem ribossomos e é utilizado principalmente para a síntese de lipídios e a desintoxicação de certas drogas e venenos. O SER também transporta proteínas do RER para o aparelho de Golgi.

Aparelho de Golgi

o Aparelho de Golgi consiste em sacos empilhados ligados à membrana. Os materiais do ER são transferidos para o aparelho de Golgi em vesículas. Uma vez no aparelho de Golgi, esses produtos celulares podem ser modificados pela adição de vários grupos, incluindo carboidratos, fosfatos e sulfatos. O aparelho de Golgi também pode modificar produtos celulares através da introdução de sequências de sinal, que direcionam a entrega do produto a um local celular específico. Após modificação e classificação no aparelho de Golgi, os produtos celulares são reembalados em vesículas, que são subsequentemente transferidas para o local celular correto. Se o produto é destinado à secreção, a vesícula secretora se funde com a membrana celular e seu conteúdo é liberado via exocitose. As relações entre os lisossomos, o RE e o aparelho de Golgi são mostradas na Figura 1.3.

Figura 1.3. Lisossomos, o retículo endoplasmático e o aparelho de Golgi

CONCEITO CHAVE

Nem todas as células têm a mesma distribuição relativa de organelas. A forma seguirá a função. As células que requerem muita energia para locomoção (como os espermatozoides) têm altas concentrações de mitocôndrias. As células envolvidas na secreção (como as células das ilhotas pancreáticas e outros tecidos endócrinos) têm altas concentrações de RER e aparelhos de Golgi. Outras células, como os glóbulos vermelhos, que desempenham principalmente uma função de transporte, não possuem organelas.

Peroxissomos

Peroxissomos contêm peróxido de hidrogênio. Uma das principais funções dos peroxissomos é a quebra de ácidos graxos de cadeia muito longa por meio de &beta-oxidação. Os peroxissomos participam da síntese de fosfolipídios e contêm algumas das enzimas envolvidas na via da pentose fosfato, discutida no Capítulo 9 do Revisão de bioquímica MCAT.

o citoesqueleto, mostrado na Figura 1.4, fornece estrutura para a célula e ajuda-a a manter sua forma. Além disso, o citoesqueleto fornece um canal para o transporte de materiais ao redor da célula. Existem três componentes do citoesqueleto: microfilamentos, microtúbulos e filamentos intermediários.

Figura 1.4. Elementos Citoesqueléticos A forma arredondada próxima ao centro em cada uma dessas fotografias é o núcleo.

Microfilamentos

Microfilamentos são feitos de hastes polimerizadas sólidas de actina. Os filamentos de actina são organizados em feixes e redes e são resistentes tanto à compressão quanto à fratura, proporcionando proteção para a célula. Os filamentos de actina também podem usar ATP para gerar força para o movimento, interagindo com miosina, como na contração muscular.

Os microfilamentos também desempenham um papel na citocinese, ou a divisão de materiais entre células-filhas. Durante a mitose, o sulco de clivagem é formado por microfilamentos, que se organizam como um anel no local da divisão entre as duas novas células-filhas. À medida que os filamentos de actina dentro desse anel se contraem, o anel fica menor, eventualmente eliminando a conexão entre as duas células-filhas.

Microtúbulos

Ao contrário dos microfilamentos, microtúbulos são polímeros ocos de tubulina proteínas. Os microtúbulos se irradiam por toda a célula, fornecendo as vias primárias ao longo das quais as proteínas motoras, como cinesina e dineína carregam vesículas.

Proteínas motoras como cinesina e dineína são exemplos clássicos de proteínas não enzimáticas, junto com proteínas de ligação, moléculas de adesão celular, imunoglobulinas e canais iônicos. As proteínas motoras frequentemente viajam ao longo das estruturas do citoesqueleto para realizar suas funções. Proteínas não enzimáticas são discutidas no Capítulo 3 do Revisão de bioquímica MCAT.

Cílios e flagelos são estruturas móveis compostas por microtúbulos. Cílios são projeções de uma célula que estão principalmente envolvidas no movimento de materiais ao longo da superfície da célula, por exemplo, cílios revestem o trato respiratório e estão envolvidos no movimento do muco. Flagelos são estruturas envolvidas no movimento da própria célula, como o movimento dos espermatozoides através do trato reprodutivo. Cílios e flagelos compartilham a mesma estrutura, composta por nove pares de microtúbulos formando um anel externo, com dois microtúbulos no centro, conforme mostrado na Figura 1.5. Isso é conhecido como Estrutura 9 + 2 e é visto apenas em organelas eucarióticas de mobilidade. Os flagelos bacterianos têm uma estrutura diferente com uma composição química diferente.

Figura 1.5. Estrutura de Cílio e Flagelo Os microtúbulos são organizados em um anel de 9 dupletos com 2 microtúbulos centrais.

Centríolos são encontrados em uma região da célula chamada de centrossoma. Eles são os centros organizadores dos microtúbulos e são estruturados como nove trigêmeos de microtúbulos com um centro oco. Durante a mitose, os centríolos migram para pólos opostos da célula em divisão e organizam o fuso mitótico. Os microtúbulos que emanam dos centríolos se ligam aos cromossomos por meio de complexos chamados cinetocoros e pode exercer força sobre as cromátides irmãs, separando-as.

Filamentos intermediários

Filamentos intermediários são um grupo diversificado de proteínas filamentosas, incluindo queratina e desmina. Muitos filamentos intermediários estão envolvidos na adesão célula-célula ou na manutenção da integridade geral do citoesqueleto. Os filamentos intermediários são capazes de suportar uma tremenda quantidade de tensão, tornando a estrutura celular mais rígida. Além disso, os filamentos intermediários ajudam a ancorar outras organelas, incluindo o núcleo. A identidade das proteínas do filamento intermediário dentro de uma célula é específica para o tipo de célula e tecido.

Uma das características únicas das células eucarióticas é a formação de tecidos com divisão do trabalho, já que diferentes células em um tecido podem desempenhar diferentes funções. Por exemplo, no coração, algumas células participam das vias de condução, enquanto outras causam a contração, outras desempenham um papel de suporte, mantendo a integridade estrutural do órgão. Existem quatro tipos de tecido: tecido epitelial, tecido conjuntivo, músculo e tecido nervoso. Embora o tecido muscular e o nervoso sejam considerados mais extensivamente nos capítulos subsequentes, exploraremos os tecidos epitelial e conjuntivo a seguir.

Tecido epitelial

Tecidos epiteliais cobrir o corpo e revestir suas cavidades, fornecendo um meio de proteção contra a invasão e a dessecação de patógenos. Em certos órgãos, as células epiteliais estão envolvidas na absorção, secreção e sensação. Para permanecer uma unidade coesa, as células epiteliais são fortemente unidas umas às outras e a uma camada subjacente de tecido conjuntivo conhecida como membrana basal. As células epiteliais são altamente diversas e desempenham inúmeras funções, dependendo da identidade do órgão em que são encontradas na maioria dos órgãos, as células epiteliais constituem o parênquima, ou as partes funcionais do órgão. Por exemplo, néfrons nos rins, hepatócitos no fígado e células produtoras de ácido do estômago são todos compostos de células epiteliais.

As células epiteliais são frequentemente polarizadas, o que significa que um lado está voltado para um lúmen (o interior oco de um órgão ou tubo) ou para o mundo externo, enquanto o outro lado interage com vasos sanguíneos e células estruturais. Por exemplo, no intestino delgado, um lado da célula estará envolvido na absorção de nutrientes do lúmen, enquanto o outro lado estará envolvido na liberação desses nutrientes na circulação para uso no resto do corpo.

Podemos classificar diferentes epitélios de acordo com o número de camadas que possuem e a forma de suas células. Epitélio simples tem uma camada de células epitélio estratificado tem várias camadas e epitélio pseudoestratificado parecem ter várias camadas devido a diferenças na altura das células, mas são, na realidade, apenas uma camada. Mudando de forma, as células podem ser classificadas como cuboidais, colunares ou escamosas. Como seus nomes indicam, cuboidal as células são em forma de cubo e colunar as células são longas e finas. Escamoso as células são planas e semelhantes a escamas.

Tecido conjuntivo

Tecido conjuntivo apoia o corpo e fornece uma estrutura para as células epiteliais desempenharem suas funções. Enquanto as células epiteliais contribuem para o parênquima de um órgão, os tecidos conjuntivos são os principais contribuintes para o estroma ou estrutura de suporte. Osso, cartilagem, tendões, ligamentos, tecido adiposo e sangue são exemplos de tecidos conjuntivos. A maioria das células nos tecidos conjuntivos produzem e secretam materiais como colágeno e elastina para formar o Matriz extracelular.

MCAT Concept Check 1.2:

Antes de prosseguir, avalie sua compreensão do material com estas perguntas.

1. Descreva resumidamente as funções de cada uma das organelas listadas abaixo:

& middot & emspRough retículo endoplasmático:

& middot & emspRetículo endoplasmático liso:

2. Uma criança é diagnosticada com uma deficiência enzimática que impede a produção de peróxido de hidrogênio. Qual seria o resultado provável de tal deficiência?

3. Quais são as proteínas predominantes em cada elemento do citoesqueleto?

4. Como as estruturas do citoesqueleto dos centríolos e dos flagelos diferem?

5. Classifique cada uma das seguintes células como células epiteliais ou tecido conjuntivo:

& middot & emspFibroblastos, que produzem colágeno em vários órgãos:

& middot & emspCélulas endoteliais, que revestem os vasos sanguíneos:

& middot & emsp&alfa- células, que produzem glucagon no pâncreas:

& middot & emspOsteoblastos, que produzem osteóide, o material que endurece em osso:

& middot & emspChondroblasts, que produzem cartilagem:

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Núcleo

Controle mestre das funções celulares por meio de seu material genético (DNA)

  1. Membrana nuclear: A membrana dupla que controla o movimento dos materiais entre o núcleo e o citoplasma contém poros que se comunicam com o ER
  2. Cromatina: Componente de nudcoprotcina dos cromossomos (visto claramente apenas durante a divisão nuclear, quando a cromatina está altamente condensada), apenas o componente de DNA é material hereditário.
  3. Nudeolus: Local (is) na cromatina onde o RNA ribossômico (rRNA) é sintetizado desaparece
    do microscópio óptico durante a replicação celular.
  4. Nucleoplasma: Componentes não-cromatínicos do núcleo contendo materiais para a construção de DNA e RNA mensageiro (as moléculas de mRNA servem como intermediários entre o núcleo e o citoplasma).

Funções da membrana celular da célula eucariótica

Algumas das principais funções da membrana celular da célula eucariótica são as seguintes:

1. Compartimentalização 2. Permeabilidade seletiva 3. Reconhecimento e adesão celular 4. Movimentos celulares 5. Funções vitais 6. Receptores 7. Enzimas 8. Doença.

1. Compartimentalização:

A membrana celular envolve o protoplasma e mantém a individualidade da célula. A célula procariótica é um sistema uni-compartimental, enquanto a célula eucariótica tem um sistema multicompartimental em que os compartimentos ligados à membrana interna são organelas contendo diferentes conjuntos de substâncias químicas.

2. Permeabilidade seletiva:

A membrana celular serve como barreira seletiva de permeabilidade, permitindo a entrada ou existência de alguns íons e moléculas através dela. As proteínas da membrana (transportadoras e canais) fornecem locais nos quais as moléculas cruzam a membrana ativa ou passivamente.

3. Reconhecimento celular e adesão:

Glicoproteínas e glicolipídeos da membrana celular agem como marcadores de superfície celular e ajudam a reconhecer o eu do não próprio. Os eritrócitos têm antígenos de superfície que determinam os vários sistemas de grupos sanguíneos. Os antígenos HLA (Human Leucocyte Antigens) na membrana celular são reconhecidos pelo sistema imunológico.

4. Movimentos celulares:

A membrana celular de pseudópodes, cílios e flagelos que auxiliam nos movimentos celulares.

5. Funções vitais:

(i) As membranas são a localização de processos vitais como respiração, fotossíntese, síntese de constituintes da parede celular, lipídios, transmissão de impulsos nervosos, etc.

(ii) A natureza fluida da membrana celular é útil em várias funções, como divisão celular, crescimento celular, secretina, endocitose e formação de junções intercelulares.

As membranas celulares têm receptores para certos hormônios.

As membranas celulares possuem enzimas para realizar certas reações em sua superfície, por exemplo, ATPase (para síntese de ATP e liberação de energia de ATP), fosfatases, esterase & # 8217s etc.

Defeitos na organização da membrana celular podem causar certas doenças, por exemplo, a síndrome de Bernard Soulier, um tipo de distúrbio hemorrágico em humanos. O termo transporte por membrana refere-se à coleção de mecanismos que regulam a passagem de solutos como íons e moléculas através de membranas biológicas. Como poucas moléculas são capazes de se difundir através de uma bicamada lipídica, a maioria dos processos de transporte envolve proteínas de transporte.

Outra pergunta

O transporte seletivo de substâncias através da membrana celular ocorre por três métodos:

(I) Transporte passivo. (Transporte downhill):

Nesse tipo de transporte, as substâncias atravessam a membrana sem nenhum gasto de energia. A força motriz para o transporte passivo requer o gradiente de concentração. O transporte passivo é de dois tipos: difusão simples e difusão facilitada.

(uma) Difusão simples:

Ocorre através de bicamadas fosfolipídicas das membranas, onde nenhuma proteína de membrana está envolvida. A difusão é um transporte passivo lento de moléculas que ocorre de uma concentração mais alta para a outra, devido à sua própria energia cinética, até que o equilíbrio seja alcançado. A taxa de difusão das substâncias através de uma membrana depende do gradiente de concentração, temperatura, pressão e tamanho e lipossolubilidade das substâncias.

As substâncias lipossolúveis (O2, N2, H2, CH4, NH3, benzeno) e pequenas moléculas polares não carregadas (CO2, ureia e glicerol) se difundem através das membranas, dissolvendo-se na matriz lipídica. A difusão de solutos em vez de solventes através da membrana semipermeável é chamada de diálise.

(b) Difusão facilitada:

Envolve o uso de proteínas de membrana (canais e portadores) para facilitar o movimento das moléculas em qualquer direção através da membrana. Em alguns casos, as moléculas passam por canais dentro da proteína. Em outros casos, a proteína muda de forma, permitindo a passagem das moléculas.

As proteínas do canal formam poros abertos através das membranas, permitindo o transporte de quaisquer moléculas de tamanho apropriado. Por exemplo, os canais iônicos permitem que tipos específicos de íons (cátions e ânions) se difundam através da membrana. Aquaporin & # 8217s são canais de água em membranas biológicas para transporte passivo de água.

Em contraste com as proteínas do canal, as proteínas transportadoras transportam íons, bem como solutos como açúcar e aminoácidos através das membranas, ligando-se fisicamente a eles e, em seguida, sofrem uma mudança conformacional para liberar os mesmos para o outro lado da membrana.

Algumas proteínas transportadoras permitem o transporte apenas se dois tipos de moléculas se transportarem juntos. Isso é chamado de co-transporte, que é de dois tipos, ou seja, simport e antiporta. No simporte, duas moléculas se movem juntas na mesma direção. No antiport, duas moléculas se movem na direção oposta. Quando uma proteína transportadora transporta uma única molécula através de uma membrana em uma direção, o processo é denominado uniport. The transport by carrier proteins can be either active or passive, whereas transport by channel proteins is always passive.

(II) Active transport (Uphill transport):

In this case, the substances are transported against their concentration gradient i.e. from lower to higher concentration. This form of transport requires energy and carriers. In primary active transport, the energy obtained by ATP hydrolysis used directly for transport, e.g. Na + -K + pump, Cat+pump. In secondary active transport, indirect energy source is required, e.g. transport of glucose and amino acids is coupled to active transport of Na+.

(III) Bulk transport or vesicular transport:

Active transport of materials in large quantity (bulk) through vesicles is called bulk or vesicular transport. It is very common in secretory and excretory cells. Bulk transport occurs by two processes i.e. endocytosis and exocytosis.

It is the bulk import of materials into the cells by vesicles. Vesicle (bleb) formation or blobbing occurs by in-folding of the cell membrane. It does not occur in plant cells due to rigid cell wall and internal turgor.

Endocytosis is of three types:

(iii) Recep-tormediated endocytosis.

(i) Phagocytosis [“Cell eating”):

It involves the ingestion of relatively large, solid particles, such as bacteria or cellular debris, via large vesicles pinched off from plasma membrane. These vesicles are called phagosomes. The phagosome fuses with lysosome to form a digestive vacuole. The solid food is digested. The digested food diffuses into the cytoplasm. The vacuole containing the indigestible vacuole is called residual vacuole. The undigested food particles are thrown out by the process of exocytosis (Fig. 3.12).

Many one-celled organisms, such as amoebas, feed in this way, as do plasmodial slime molds and cellular slime molds. In mammals, macrophages & neutrophils are phagocytic.

(ii) Pinocytosis (“Cell drinking”):

It involves taking in of bulk amount of fluid and substances dissolved in it by cells across the cell membrane by forming small detachable vesicles called pinosome. The pinosome migrates towards the interior where it liberates the fluid either in the cytoplasm or a vacuole. Lysosomes are required if digestion of solutes is involved (Fig. 3.13).

Unlike phagocytosis, which is carried out only by certain specialized cells, pinocytosis is believed to occur in all eukaryotic cells, as the cells continuously and indiscriminately “sip” small amounts of fluid from the surrounding medium.

(iii) Receptor-mediated endocytosis (RME):

The cells that undergo RME have coated pits, where specific receptors are localized. These coated pits are depressions of the plasma membrane coated with protein clathrin. The substance being transported attaches to the receptors in the coated pit. Shortly thereafter the coated pit invaginates and pinches off to form a coated vesicle. Within the cell, the coated vesicles shed their coats and then fuse with some other membrane-bound structure (e.g., Golgi bodies or small vacuoles), releasing their contents in the process. For exam pie, transport of iron & cholesterol into the cells by RME.

It is the reverse of endocytosis by which bulk materials exit the cells with the help of vesicles. The vesicles are formed internally from Golgi apparatus and moved by cytoskeleton to the cell surface where they fuse to expel their contents. This is called ephagy, cell vomiting or emeiocytosis. It occurs during cell secretion, excretion, removal of undigested remains from food vacuoles, release of neurotransmitters from nerve cells etc.


Biology 171

Ao final desta seção, você será capaz de fazer o seguinte:

  • Describe the structure of eukaryotic cells
  • Compare animal cells with plant cells
  • State the role of the plasma membrane
  • Summarize the functions of the major cell organelles

Have you ever heard the phrase “form follows function?” It’s a philosophy that many industries follow. In architecture, this means that buildings should be constructed to support the activities that will be carried out inside them. For example, a skyscraper should include several elevator banks. A hospital should have its emergency room easily accessible.

Our natural world also utilizes the principle of form following function, especially in cell biology, and this will become clear as we explore eukaryotic cells ( (Figure)). Unlike prokaryotic cells, eukaryotic cells have: 1) a membrane-bound nucleus 2) numerous membrane-bound organelles such as the endoplasmic reticulum, Golgi apparatus, chloroplasts, mitochondria, and others and 3) several, rod-shaped chromosomes. Because a membrane surrounds eukaryotic cell’s nucleus, it has a “true nucleus.” The word “organelle” means “little organ,” and, as we already mentioned, organelles have specialized cellular functions, just as your body’s organs have specialized functions.

At this point, it should be clear to you that eukaryotic cells have a more complex structure than prokaryotic cells. Organelles allow different functions to be compartmentalized in different areas of the cell. Before turning to organelles, let’s first examine two important components of the cell: the plasma membrane and the cytoplasm.



If the nucleolus were not able to carry out its function, what other cellular organelles would be affected?

The Plasma Membrane

Like prokaryotes, eukaryotic cells have a plasma membrane ((Figure)), a phospholipid bilayer with embedded proteins that separates the internal contents of the cell from its surrounding environment. A phospholipid is a lipid molecule with two fatty acid chains and a phosphate-containing group. The plasma membrane controls the passage of organic molecules, ions, water, and oxygen into and out of the cell. Wastes (such as carbon dioxide and ammonia) also leave the cell by passing through the plasma membrane.


The plasma membranes of cells that specialize in absorption fold into fingerlike projections that we call microvilli (singular = microvillus) ((Figure)). Such cells typically line the small intestine, the organ that absorbs nutrients from digested food. This is an excellent example of form following function.
People with celiac disease have an immune response to gluten, which is a protein in wheat, barley, and rye. The immune response damages microvilli, and thus, afflicted individuals cannot absorb nutrients. This leads to malnutrition, cramping, and diarrhea. Patients suffering from celiac disease must follow a gluten-free diet.


The Cytoplasm

The cytoplasm is the cell’s entire region between the plasma membrane and the nuclear envelope (a structure we will discuss shortly). It is comprised of organelles suspended in the gel-like cytosol , the cytoskeleton, and various chemicals ((Figure)). Even though the cytoplasm consists of 70 to 80 percent water, it has a semi-solid consistency, which comes from the proteins within it. However, proteins are not the only organic molecules in the cytoplasm. Glucose and other simple sugars, polysaccharides, amino acids, nucleic acids, fatty acids, and derivatives of glycerol are also there. Ions of sodium, potassium, calcium, and many other elements also dissolve in the cytoplasm. Many metabolic reactions, including protein synthesis, take place in the cytoplasm.

The Nucleus

Typically, the nucleus is the most prominent organelle in a cell ((Figure)). The nucleus (plural = nuclei) houses the cell’s DNA and directs the synthesis of ribosomes and proteins. Let’s look at it in more detail ((Figure)).


The Nuclear Envelope

The nuclear envelope is a double-membrane structure that constitutes the nucleus’ outermost portion ((Figure)). Both the nuclear envelope’s inner and outer membranes are phospholipid bilayers.

The nuclear envelope is punctuated with pores that control the passage of ions, molecules, and RNA between the nucleoplasm and cytoplasm. The nucleoplasm is the semi-solid fluid inside the nucleus, where we find the chromatin and the nucleolus.

Chromatin and Chromosomes

To understand chromatin, it is helpful to first explore chromosomes , structures within the nucleus that are made up of DNA, the hereditary material. You may remember that in prokaryotes, DNA is organized into a single circular chromosome. In eukaryotes, chromosomes are linear structures. Every eukaryotic species has a specific number of chromosomes in the nucleus of each cell. For example, in humans, the chromosome number is 46, while in fruit flies, it is eight.
Chromosomes are only visible and distinguishable from one another when the cell is getting ready to divide. When the cell is in the growth and maintenance phases of its life cycle, proteins attach to chromosomes, and they resemble an unwound, jumbled bunch of threads. We call these unwound protein-chromosome complexes chromatin ((Figure)). Chromatin describes the material that makes up the chromosomes both when condensed and decondensed.



The Nucleolus

We already know that the nucleus directs the synthesis of ribosomes, but how does it do this? Some chromosomes have sections of DNA that encode ribosomal RNA. A darkly staining area within the nucleus called the nucleolus (plural = nucleoli) aggregates the ribosomal RNA with associated proteins to assemble the ribosomal subunits that are then transported out through the pores in the nuclear envelope to the cytoplasm.

Ribossomos

Ribosomes are the cellular structures responsible for protein synthesis. When we view them through an electron microscope, ribosomes appear either as clusters (polyribosomes) or single, tiny dots that float freely in the cytoplasm. They may be attached to the plasma membrane’s cytoplasmic side or the endoplasmic reticulum’s cytoplasmic side and the nuclear envelope’s outer membrane ((Figure)). Electron microscopy shows us that ribosomes, which are large protein and RNA complexes, consist of two subunits, large and small ((Figure)). Ribosomes receive their “orders” for protein synthesis from the nucleus where the DNA transcribes into messenger RNA (mRNA). The mRNA travels to the ribosomes, which translate the code provided by the sequence of the nitrogenous bases in the mRNA into a specific order of amino acids in a protein. Amino acids are the building blocks of proteins.


Because protein synthesis is an essential function of all cells (including enzymes, hormones, antibodies, pigments, structural components, and surface receptors), there are ribosomes in practically every cell. Ribosomes are particularly abundant in cells that synthesize large amounts of protein. For example, the pancreas is responsible for creating several digestive enzymes and the cells that produce these enzymes contain many ribosomes. Thus, we see another example of form following function.

Mitochondria

Scientists often call mitochondria (singular = mitochondrion) the cell’s “powerhouses” or “energy factories” because they are responsible for making adenosine triphosphate (ATP), the cell’s main energy-carrying molecule. ATP represents the cell’s short-term stored energy. Cellular respiration is the process of making ATP using the chemical energy in glucose and other nutrients. In mitochondria, this process uses oxygen and produces carbon dioxide as a waste product. In fact, the carbon dioxide that you exhale with every breath comes from the cellular reactions that produce carbon dioxide as a byproduct.

In keeping with our theme of form following function, it is important to point out that muscle cells have a very high concentration of mitochondria that produce ATP. Your muscle cells need considerable energy to keep your body moving. When your cells don’t get enough oxygen, they do not make much ATP. Instead, producing lactic acid accompanies the small amount of ATP they make in the absence of oxygen.

Mitochondria are oval-shaped, double membrane organelles ((Figure)) that have their own ribosomes and DNA. Each membrane is a phospholipid bilayer embedded with proteins. The inner layer has folds called cristae. We call the area surrounded by the folds the mitochondrial matrix. The cristae and the matrix have different roles in cellular respiration.


Peroxisomes

Peroxisomes are small, round organelles enclosed by single membranes. They carry out oxidation reactions that break down fatty acids and amino acids. They also detoxify many poisons that may enter the body. (Many of these oxidation reactions release hydrogen peroxide, H2O2, which would be damaging to cells however, when these reactions are confined to peroxisomes, enzymes safely break down the H2O2 into oxygen and water.) For example, peroxisomes in liver cells detoxify alcohol. Glyoxysomes, which are specialized peroxisomes in plants, are responsible for converting stored fats into sugars. Plant cells contain many different types of peroxisomes that play a role in metabolism, pathogene defense, and stress response, to mention a few.

Vesicles and Vacuoles

Vesicles and vacuoles are membrane-bound sacs that function in storage and transport. Other than the fact that vacuoles are somewhat larger than vesicles, there is a very subtle distinction between them. Vesicle membranes can fuse with either the plasma membrane or other membrane systems within the cell. Additionally, some agents such as enzymes within plant vacuoles break down macromolecules. The vacuole’s membrane does not fuse with the membranes of other cellular components.

Animal Cells versus Plant Cells

At this point, you know that each eukaryotic cell has a plasma membrane, cytoplasm, a nucleus, ribosomes, mitochondria, peroxisomes, and in some, vacuoles, but there are some striking differences between animal and plant cells. While both animal and plant cells have microtubule organizing centers (MTOCs), animal cells also have centrioles associated with the MTOC: a complex we call the centrosome. Animal cells each have a centrosome and lysosomes whereas, most plant cells do not. Plant cells have a cell wall, chloroplasts and other specialized plastids, and a large central vacuole whereas, animal cells do not.

The Centrosome

The centrosome is a microtubule-organizing center found near the nuclei of animal cells. It contains a pair of centrioles, two structures that lie perpendicular to each other ((Figure)). Each centriole is a cylinder of nine triplets of microtubules.


The centrosome (the organelle where all microtubules originate) replicates itself before a cell divides, and the centrioles appear to have some role in pulling the duplicated chromosomes to opposite ends of the dividing cell. However, the centriole’s exact function in cell division isn’t clear, because cells that have had the centrosome removed can still divide, and plant cells, which lack centrosomes, are capable of cell division.

Lysosomes

Animal cells have another set of organelles that most plant cells do not: lysosomes. The lysosomes are the cell’s “garbage disposal.” In plant cells, the digestive processes take place in vacuoles. Enzymes within the lysosomes aid in breaking down proteins, polysaccharides, lipids, nucleic acids, and even worn-out organelles. These enzymes are active at a much lower pH than the cytoplasm’s. Therefore, the pH within lysosomes is more acidic than the cytoplasm’s pH. Many reactions that take place in the cytoplasm could not occur at a low pH, so again, the advantage of compartmentalizing the eukaryotic cell into organelles is apparent.

The Cell Wall

If you examine (Figure), the plant cell diagram, you will see a structure external to the plasma membrane. This is the cell wall , a rigid covering that protects the cell, provides structural support, and gives shape to the cell. Fungal and some protistan cells also have cell walls. While the prokaryotic cell walls’ chief component is peptidoglycan, the major organic molecule in the plant (and some protists’) cell wall is cellulose ((Figure)), a polysaccharide comprised of glucose units. Have you ever noticed that when you bite into a raw vegetable, like celery, it crunches? That’s because you are tearing the celery cells’ rigid cell walls with your teeth.


Chloroplasts

Like the mitochondria, chloroplasts have their own DNA and ribosomes, but chloroplasts have an entirely different function. Chloroplasts are plant cell organelles that carry out photosynthesis. Photosynthesis is the series of reactions that use carbon dioxide, water, and light energy to make glucose and oxygen. This is a major difference between plants and animals. Plants (autotrophs) are able to make their own food, like sugars, while animals (heterotrophs) must ingest their food.

Like mitochondria, chloroplasts have outer and inner membranes, but within the space enclosed by a chloroplast’s inner membrane is a set of interconnected and stacked fluid-filled membrane sacs we call thylakoids ((Figure)). Each thylakoid stack is a granum (plural = grana). We call the fluid enclosed by the inner membrane that surrounds the grana the stroma.


The chloroplasts contain a green pigment, chlorophyll , which captures the light energy that drives the reactions of photosynthesis. Like plant cells, photosynthetic protists also have chloroplasts. Some bacteria perform photosynthesis, but their chlorophyll is not relegated to an organelle.

Endosymbiosis We have mentioned that both mitochondria and chloroplasts contain DNA and ribosomes. Have you wondered why? Strong evidence points to endosymbiosis as the explanation.

Symbiosis is a relationship in which organisms from two separate species depend on each other for their survival. Endosymbiosis (endo- = “within”) is a mutually beneficial relationship in which one organism lives inside the other. Endosymbiotic relationships abound in nature. We have already mentioned that microbes that produce vitamin K live inside the human gut. This relationship is beneficial for us because we are unable to synthesize vitamin K. It is also beneficial for the microbes because they are protected from other organisms and from drying out, and they receive abundant food from the environment of the large intestine.

Scientists have long noticed that bacteria, mitochondria, and chloroplasts are similar in size. We also know that bacteria have DNA and ribosomes, just like mitochondria and chloroplasts. Scientists believe that host cells and bacteria formed an endosymbiotic relationship when the host cells ingested both aerobic and autotrophic bacteria (cyanobacteria) but did not destroy them. Through many millions of years of evolution, these ingested bacteria became more specialized in their functions, with the aerobic bacteria becoming mitochondria and the autotrophic bacteria becoming chloroplasts.

The Central Vacuole

Previously, we mentioned vacuoles as essential components of plant cells. If you look at (Figure)b, you will see that plant cells each have a large central vacuole that occupies most of the cell’s area. The central vacuole plays a key role in regulating the cell’s concentration of water in changing environmental conditions. Have you ever noticed that if you forget to water a plant for a few days, it wilts? That’s because as the water concentration in the soil becomes lower than the water concentration in the plant, water moves out of the central vacuoles and cytoplasm. As the central vacuole shrinks, it leaves the cell wall unsupported. This loss of support to the plant’s cell walls results in the wilted appearance.

The central vacuole also supports the cell’s expansion. When the central vacuole holds more water, the cell becomes larger without having to invest considerable energy in synthesizing new cytoplasm.

Resumo da Seção

Like a prokaryotic cell, a eukaryotic cell has a plasma membrane, cytoplasm, and ribosomes, but a eukaryotic cell is typically larger than a prokaryotic cell, has a true nucleus (meaning a membrane surrounds its DNA), and has other membrane-bound organelles that allow for compartmentalizing functions. The plasma membrane is a phospholipid bilayer embedded with proteins. The nucleus’s nucleolus is the site of ribosome assembly. We find ribosomes either in the cytoplasm or attached to the cytoplasmic side of the plasma membrane or endoplasmic reticulum. They perform protein synthesis. Mitochondria participate in cellular respiration. They are responsible for the majority of ATP produced in the cell. Peroxisomes hydrolyze fatty acids, amino acids, and some toxins. Vesicles and vacuoles are storage and transport compartments. In plant cells, vacuoles also help break down macromolecules.

Animal cells also have a centrosome and lysosomes. The centrosome has two bodies perpendicular to each other, the centrioles, and has an unknown purpose in cell division. Lysosomes are the digestive organelles of animal cells.

Plant cells and plant-like cells each have a cell wall, chloroplasts, and a central vacuole. The plant cell wall, whose primary component is cellulose, protects the cell, provides structural support, and gives the cell shape. Photosynthesis takes place in chloroplasts. The central vacuole can expand without having to produce more cytoplasm.

Art Connections

(Figure) If the nucleolus were not able to carry out its function, what other cellular organelles would be affected?

(Figure) Free ribosomes and rough endoplasmic reticulum (which contains ribosomes) would not be able to form.

Free Response

You already know that ribosomes are abundant in red blood cells. In what other cells of the body would you find them in great abundance? Porque?

Ribosomes are abundant in muscle cells as well because muscle cells are constructed of the proteins made by the ribosomes.

What are the structural and functional similarities and differences between mitochondria and chloroplasts?

Both are similar in that they are enveloped in a double membrane, both have an intermembrane space, and both make ATP. Both mitochondria and chloroplasts have DNA, and mitochondria have inner folds called cristae and a matrix, while chloroplasts have chlorophyll and accessory pigments in the thylakoids that form stacks (grana) and a stroma.

Why are plasma membranes arranged as a bilayer rather than a monolayer?

The plasma membrane is a bilayer because the phospholipids that create it are amphiphilic (hydrophilic head, hydrophobic tail). If the plasma membrane was a monolayer, the hydrophobic tails of the phospholipids would be in direct contact with the inside of the cell. Since the cytoplasm is largely made of water, this interaction would not be stable, and would disrupt the plasma membrane of the cell as the tails were repulsed by the cytoplasm (in water, phospholipids spontaneously form spherical droplets with the hydrophilic heads facing outward to isolate the hydrophobic tails from the water). By having a bilayer, the hydrophilic heads are exposed to the aqueous cytoplasm and extracellular space, while the hydrophobic tails interact with each other in the middle of the membrane.

Glossário


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