Exercícios: Os organelos celulares

Associa cada organelo à sua função básica: mitocôndria, cloroplasto, ribossoma, complexo de Golgi, lisossoma, retículo endoplasmático, vacúolo e núcleo.

Indica que organelos e estruturas são característicos da célula vegetal e estão ausentes na célula animal, e quais são partilhados por ambos os tipos de célula.

Classifica os organelos e estruturas da célula eucariótica em dois grupos: os delimitados por membrana e os que não possuem membrana. Apresenta pelo menos dois exemplos de cada grupo.

Num corte de uma célula eucariótica animal distinguem-se seis organelos ou estruturas característicos: 1) mitocôndria, 2) retículo endoplasmático rugoso, 3) complexo de Golgi, 4) lisossoma, 5) núcleo e 6) centrossoma. Descreve numa frase a função básica de cada um deles.

Observa a imagem de uma célula eucariótica vegetal em corte. Identifica as estruturas assinaladas com os números de 1 a 6 e explica, comparando-a com a célula animal, que papel desempenham a parede celular e o grande vacúolo na forma e na rigidez das células vegetais.

Localiza em que organito ou estrutura celular ocorre cada um destes processos e justifica brevemente a tua resposta: a respiração aeróbia, a fotossíntese, a síntese de proteínas destinadas a serem secretadas e a digestão intracelular de materiais envelhecidos.

Numa experiência de marcação por impulsos (pulse-chase) com leucina tritiada (³H-Leu) em células beta pancreáticas que sintetizam insulina, quantifica-se a localização da radioatividade aos 5, 20 e 60 minutos de seguimento.

A) Prevê em que organelos ou compartimentos celulares se concentrará de forma predominante o sinal radioativo em cada um dos três tempos, descrevendo que transformações sofre a proteína em cada organelo.

B) Se antes de adicionar o impulso de leucina as células forem tratadas com brefeldina A (um fármaco que, ao inibir a ativação de ARF e a formação de vesículas COP I, bloqueia o tráfego vesicular do RER para o Golgi), prevê onde se acumulará a insulina radioativa aos 60 minutos e que repercussão terá na glicemia do organismo.

C) Para onde se dirigiria a insulina se uma mutação eliminasse a sua sequência-sinal hidrofóbica N-terminal? Justifica a tua resposta.

Considera duas alterações celulares provocadas artificialmente:

1. Uma mutação nas proteínas MICOS que mantêm a curvatura da membrana mitocondrial interna provoca o desaparecimento total das cristas; a membrana interna fica convertida numa vesícula lisa concêntrica à externa.

2. Uma toxina quebra seletivamente a continuidade das membranas tilacoidais do cloroplasto, de modo que os seus componentes lipídicos e proteicos se dispersam em lâminas abertas que comunicam diretamente o lúmen tilacoidal com o estroma.

Prevê e justifica o impacto de cada alteração na síntese líquida de ATP associada à respiração mitocondrial e à fase luminosa da fotossíntese, respetivamente. Baseia os teus argumentos na hipótese quimiosmótica de Mitchell, na compartimentação de protões e na relação superfície/volume das membranas energéticas.

A análise morfométrica por microscopia eletrónica de três linhas celulares humanas desconhecidas (A, B e C) fornece os seguintes dados sobre a percentagem de volume celular que cada organelo ocupa:

• Tipo A: Mitocôndrias: 38 %; Retículo endoplasmático liso: 17 %; RER: 5 %; Complexo de Golgi: 2 %; Grânulos de secreção: < 1 %.

• Tipo B: Mitocôndrias: 6 %; Retículo endoplasmático liso: 2 %; RER: 34 %; Complexo de Golgi: 20 %; Grânulos de secreção: 15 %.

• Tipo C: Mitocôndrias: 5 %; Retículo endoplasmático liso: 2 %; RER: 4 %; Complexo de Golgi: 3 %; Lisossomas e fagossomas: 26 %.

Atribui de forma fundamentada a cada tipo celular uma das seguintes funções fisiológicas: contração mecânica e homeostase do cálcio (fibra muscular esquelética), secreção maciça de proteínas (célula acinar pancreática) ou destruição de agentes patogénicos fagocitados (macrófago). Justifica cada atribuição relacionando a função atribuída com a abundância dos organelos correspondentes.

Desafio do tema. Como futuro investigador biomédico, deves analisar amostras celulares reais a partir de micrografias eletrónicas. O teu objetivo é elaborar uma ficha técnica comparativa que evidencie a diversidade celular e a função dos seus organitos.

1. Obtenção de dados: Acede ao repositório científico público Cell Image Library (cellimagelibrary.org) e seleciona duas micrografias com escala gráfica visível: uma bactéria e uma célula eucariótica (animal ou vegetal) onde se distingam claramente os seus organitos.

2. Medição e calibração: Mede com régua a barra de escala e as dimensões celulares. Utilizando a relação $\text{Ampliação} = \frac{\text{Medida observada}}{\text{Medida real}}$, calcula o tamanho real de ambas as células e de dois organitos representativos (como mitocôndria ou cloroplasto), expressando os valores em $\mu\text{m}$ (por ex., $1,5\ \mu\text{m}$).

3. Relatório fundamentado: Desenha uma tabela comparativa que contraste procariontes e eucariontes, argumentando a função dos organitos medidos e explicando como justificam os postulados modernos da teoria celular e a hipótese endossimbiótica.

Será valorizado:

• Precisão no cálculo de tamanhos celulares reais e uso correto de escalas em $\mu\text{m}$.

• Identificação morfológica e justificação funcional adequada dos organitos.

• Rigor concetual ao articular as observações com a teoria celular e os modelos de organização.