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4.3: Compartimentalização Eucariótica
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Eukaryotic Compartmentalization
 
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4.3: Eukaryotic Compartmentalization

4.3: Compartimentalização Eucariótica

One of the distinguishing features of eukaryotic cells is that they contain membrane-bound organelles—such as the nucleus and mitochondria—that carry out particular functions. Since biological membranes are only permeable to a small number of substances, the membrane around an organelle creates a compartment with controlled conditions inside. These microenvironments are often distinct from the environment of the surrounding cytosol and are tailored to the specific functions of the organelle.

For example, lysosomes—organelles in animal cells that digest molecules and cellular debris—maintain an environment that is more acidic than the surrounding cytosol, because its enzymes require a lower pH to catalyze reactions. Similarly, pH is regulated within mitochondria, which helps them carry out their function of producing energy.

Additionally, some proteins require an oxidative environment for proper folding and processing, but the cytosol is generally reductive. Therefore, these proteins are produced by ribosomes in the endoplasmic reticulum (ER), which maintains the necessary environment. Proteins are often then transported within the cell through membrane-bound vesicles.

The genetic material of eukaryotic cells is compartmentalized within the nucleus, which is surrounded by a double membrane called the nuclear envelope. Small pores in the envelope control which molecules or ions can enter or leave the nucleus. For instance, messenger RNA (mRNA) exits the nucleus through these pores to take the genetic instructions encoded in the DNA to the ribosomes, where they can be translated into protein.

Organelles can also protect a cell by containing and neutralizing dangerous substances. For example, peroxisomes carry out oxidation reactions that produce hydrogen peroxide—which is toxic to cells—but they also contain enzymes that convert it into harmless oxygen and water. Therefore, compartmentalization allows eukaryotic cells to carry out a variety of different functions that would otherwise be incompatible in terms of their required environments or by-products produced.

Uma das características que distinguem as células eucarióticas é que elas têm organelos ligados a membrana—como o núcleo e as mitocôndrias—que realizam funções específicas. Uma vez que as membranas biológicas são apenas permeáveis a um pequeno número de substâncias, a membrana ao redor de um organelo cria um compartimento com condições controladas no seu interior. Esses microambientes são muitas vezes distintos do ambiente do citosol circundante e são adaptados às funções específicas do organelo.

Por exemplo, os lisossomas—organelos em células animais que digerem moléculas e detritos celulares—mantêm um ambiente mais ácido que o citosol circundante, porque as suas enzimas requerem um pH mais baixo para catalisar reações. Da mesma forma, o pH é regulado dentro das mitocôndrias, ajudando a realizar sua função de produção de energia.

Além disso, algumas proteínas requerem um ambiente oxidativo para enovelamento e processamento adequados, mas o citosol é geralmente redutivo. Portanto, essas proteínas são produzidas por ribossomas no retículo endoplasmático (ER), o que mantém o ambiente necessário. As proteínas são frequentemente transportadas dentro da célula através de vesículas ligadas a membrana.

O material genético das células eucarióticas é compartimentalizado dentro do núcleo, que é cercado por uma dupla membrana chamada de envelope nuclear. Pequenos poros no envelope controlam que moléculas ou iões podem entrar ou sair do núcleo. Por exemplo, o RNA mensageiro (mRNA) sai do núcleo através desses poros para levar as instruções genéticas codificadas no DNA para os ribossomas, onde podem ser traduzidos em proteínas.

Organelos também podem proteger uma célula contendo e neutralizando substâncias perigosas. Por exemplo, os peroxissomas realizam reações de oxidação que produzem peróxido de hidrogénio—que é tóxico para as células—mas também contêm enzimas que o convertem em oxigénio e água inofensivos. Portanto, a compartimentalização permite que as células eucarióticas realizem uma variedade de funções diferentes que de outra forma seriam incompatíveis em termos dos seus ambientes ou subprodutos produzidos.


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