Citoplasma: lisossomos, peroxissomos, centríolos e mitocôndrias — o que cai no ENEM e nos vestibulares

Resumo rápido

O citoplasma é a região da célula eucarionte que fica entre a membrana plasmática e o núcleo, formada pelo citosol, um gel aquoso, e pelas organelas mergulhadas nele. Nesta matéria, você vai conhecer quatro organelas que trabalham juntas para manter a célula limpa, organizada e com energia: os lisossomos, que fazem a digestão celular; os peroxissomos, que desintoxicam a célula e quebram substâncias perigosas; os centríolos, que organizam a divisão celular e dão origem a cílios e flagelos; e as mitocôndrias, que produzem a maior parte da energia da célula. É um tema ♨️ Morno no ENEM e nos vestibulares, porque aparece em questões sobre digestão celular, respiração celular, divisão celular, doenças ligadas a organelas e origem das células eucariontes — sempre dentro da Biologia celular.

Em resumo: lisossomo digere com enzimas em meio ácido; peroxissomo quebra peróxido de hidrogênio com a enzima catalase e participa da desintoxicação; centríolo organiza microtúbulos, forma o fuso na divisão das células animais e origina cílios e flagelos; mitocôndria produz trifosfato de adenosina, a moeda de energia da célula, na respiração celular, e tem DNA próprio, o que sustenta a teoria endossimbiótica. Se você gravar uma frase para cada organela — lisossomo limpa, peroxissomo desintoxica, centríolo organiza, mitocôndria energiza — já resolve boa parte das questões.

Antes de começar: onde essas organelas ficam

Todas as quatro organelas desta matéria ficam no citoplasma, mergulhadas no citosol, mas têm origens e estruturas diferentes. Lisossomos e peroxissomos são pequenas bolsas membranosas: os lisossomos nascem do complexo golgiense, que embala suas enzimas em vesículas, e os peroxissomos podem surgir do retículo endoplasmático ou se dividir a partir de peroxissomos já existentes. Os centríolos são estruturas sem membrana, formadas por microtúbulos organizados, que ficam perto do núcleo, numa região chamada centrossomo. As mitocôndrias são organelas grandes, com duas membranas, e podem se dividir sozinhas dentro da célula.

Outro detalhe que as provas adoram: nem toda célula tem todas as organelas na mesma quantidade. Uma célula de defesa, que precisa digerir micro-organismos, tem muitos lisossomos. Uma célula do fígado, que desintoxica o sangue, tem muitos peroxissomos. Uma célula muscular, que gasta muita energia, tem muitas mitocôndrias. Ou seja, a quantidade de cada organela acompanha a função da célula — e é exatamente isso que as questões de interpretação costumam cobrar.

Lisossomos: a digestão celular

Os lisossomos são pequenas vesículas esféricas, delimitadas por uma única membrana, cheias de enzimas digestivas chamadas hidrolases ácidas. Essas enzimas só funcionam bem em meio ácido, com pH em torno de 5, e por isso o interior do lisossomo é mantido ácido por bombas que jogam íons hidrogênio para dentro dele. Essa acidez é uma proteção: se uma enzima do lisossomo escapar para o citosol, onde o pH é neutro, ela perde boa parte da sua atividade e causa menos dano à própria célula.

A função do lisossomo é digerir o que a célula capturou ou o que ela não precisa mais. São dois caminhos principais. Na digestão heterofágica, a célula engloba uma partícula de fora — por fagocitose, quando a partícula é sólida, como uma bactéria, ou por pinocitose, quando é líquida — e forma uma vesícula chamada fagossomo. O lisossomo se funde a essa vesícula e despeja suas enzimas sobre o conteúdo, que é quebrado em moléculas pequenas, aproveitadas pela célula. O que sobra vira um corpo residual, que pode ser eliminado da célula. É assim que as células de defesa destroem micro-organismos e que muitos protozoários digerem o alimento.

Na digestão autofágica, ou autofagia, a célula digere partes de si mesma: organelas velhas, danificadas ou que não são mais necessárias. A organela desgastada é envolvida por uma membrana, formando um autofagossomo, que depois se funde ao lisossomo. A autofagia é uma faxina constante e também uma estratégia de sobrevivência: em jejum prolongado, a célula digere parte do próprio conteúdo para obter energia e matéria-prima. É um processo normal e saudável — só vira problema quando falha ou quando acontece em excesso.

Quando os lisossomos não funcionam direito, surgem as doenças de depósito lisossômico, em que uma enzima digestiva falta ou falha e a substância que deveria ser quebrada se acumula dentro da célula, prejudicando seu funcionamento. Exemplos clássicos são a doença de Tay-Sachs e a doença de Gaucher, que costumam aparecer em questões como exemplo de consequência da falta de uma enzima lisossômica. Outro ponto clássico: a autólise, quando os lisossomos se rompem e digerem a própria célula, o que acontece, por exemplo, no desaparecimento da cauda do girino durante a metamorfose em sapo e na regressão de tecidos que não são mais necessários.

Peroxissomos: catalase, desintoxicação e quebra de gorduras

Os peroxissomos são vesículas membranosas menores e mais simples que os lisossomos, presentes em praticamente todas as células eucariontes, mas especialmente abundantes nas células do fígado e dos rins. O nome vem do peróxido de hidrogênio, a água oxigenada, uma substância tóxica que eles produzem e, ao mesmo tempo, destroem. Parece contraditório, mas faz sentido: várias reações de oxidação feitas pelos peroxissomos geram peróxido de hidrogênio como subproduto, e a enzima catalase, presente em grande quantidade dentro deles, quebra esse peróxido em água e gás oxigênio, antes que ele danifique a célula.

A reação da catalase é uma das mais rápidas da bioquímica e aparece em questões e em experimentos clássicos: quando se coloca água oxigenada sobre um pedaço de fígado ou de batata, a efervescência observada é o oxigênio liberado pela ação da catalase. Se a questão falar em efervescência com água oxigenada, em desintoxicação ou em quebra de peróxido de hidrogênio, a organela é o peroxissomo — e a enzima é a catalase.

Além de neutralizar o peróxido de hidrogênio, os peroxissomos participam da desintoxicação de substâncias nocivas, como o álcool, no fígado, e da quebra de ácidos graxos de cadeia muito longa, numa via chamada beta-oxidação, que complementa a quebra de gorduras feita na mitocôndria. Eles também participam da síntese de alguns lipídios importantes, como os plasmalogênios, presentes nas membranas das células nervosas. Quando os peroxissomos falham, como na adrenoleucodistrofia, os ácidos graxos de cadeia muito longa se acumulam e prejudicam principalmente o sistema nervoso.

Não confunda lisossomo com peroxissomo, porque a prova confunde de propósito. Os dois são vesículas, mas o lisossomo digere com hidrolases ácidas e vem do complexo golgiense, enquanto o peroxissomo oxida, desintoxica e quebra peróxido de hidrogênio com a catalase. Lisossomo é digestão; peroxissomo é oxidação e desintoxicação.

Centríolos: divisão celular, cílios e flagelos

Os centríolos são estruturas cilíndricas, sem membrana, formadas por nove trios de microtúbulos organizados em círculo, feitos da proteína tubulina. Nas células animais, eles aparecem aos pares, perpendiculares um ao outro, numa região próxima ao núcleo chamada centrossomo, que funciona como centro organizador de microtúbulos. Durante a divisão celular, os pares de centríolos se duplicam, migram para polos opostos da célula e organizam as fibras do fuso mitótico, a estrutura que puxa os cromossomos para os lados opostos e garante que cada célula-filha receba o mesmo material genético.

Detalhe importante e muito cobrado: as células vegetais superiores, em geral, não têm centríolos, mas ainda assim formam o fuso e se dividem normalmente, porque o fuso pode ser organizado por outros centros. Ou seja, centríolo ajuda a organizar o fuso nas células animais, mas não é indispensável para a divisão em todos os seres. Se a questão afirmar que sem centríolo não há divisão em nenhuma célula, ela está errada.

Os centríolos também são a base dos cílios e dos flagelos. Cada cílio e cada flagelo nasce de um corpúsculo basal, que é um centríolo modificado, posicionado logo abaixo da membrana. Por isso, a estrutura interna de cílios e flagelos é parecida com a do centríolo: microtúbulos organizados que permitem o movimento. Os cílios são curtos e numerosos e movem fluidos sobre a superfície da célula, como os cílios da traqueia, que empurram o muco para fora das vias respiratórias. Os flagelos são longos e, em geral, poucos por célula, e servem para a locomoção, como o flagelo do espermatozoide.

Outra função que cai em prova: na fecundação, é o espermatozoide que leva o centríolo para o óvulo, que em geral não tem centríolo funcional. É esse centríolo que vai organizar a primeira divisão do zigoto. Por isso, os centríolos têm herança predominantemente paterna nesse contexto.

Mitocôndrias: respiração celular e produção de energia

A mitocôndria é a organela responsável pela maior parte da produção de energia da célula. Ela tem duas membranas: a externa, lisa, e a interna, cheia de dobras chamadas cristas mitocondriais, que aumentam muito a superfície onde acontecem as reações da respiração. Entre as duas membranas fica o espaço intermembranas, e dentro da membrana interna fica a matriz mitocondrial, um gel onde estão enzimas do ciclo de Krebs, o DNA mitocondrial e os ribossomos próprios da organela.

A respiração celular acontece em etapas. A glicólise ocorre no citosol e quebra a glicose em duas moléculas de piruvato, com pequeno saldo de energia. O piruvato entra na mitocôndria e, na matriz, participa do ciclo de Krebs, que libera gás carbônico e carrega moléculas transportadoras de energia. Por fim, na membrana interna, na cadeia respiratória, os elétrons transportados passam por uma série de proteínas e liberam energia aos poucos, usada para bombear íons hidrogênio para o espaço intermembranas. O retorno desses íons, através da enzima ATP sintase, produz a maior parte do trifosfato de adenosina, a moeda de energia da célula. O oxigênio entra como aceptor final de elétrons e, junto com hidrogênio, forma água. Por isso, a respiração celular consome oxigênio e libera gás carbônico e água, e rende muito mais energia que a fermentação, que para na glicólise.

As mitocôndrias têm DNA próprio, circular e semelhante ao DNA bacteriano, ribossomos próprios, semelhantes aos bacterianos, e duas membranas, o que sustenta a teoria endossimbiótica: há cerca de 1,5 bilhão de anos, uma célula maior englobou uma bactéria aeróbica, que passou a viver dentro dela e se tornou a mitocôndria, em uma relação de benefício mútuo. A célula hospedeira ganhou energia eficiente com oxigênio, e a bactéria ganhou proteção e nutrientes. Essa teoria também explica a origem dos cloroplastos, a partir de bactérias fotossintetizantes englobadas por outra célula.

Outros detalhes que as provas cobram: as mitocôndrias se dividem sozinhas, por um processo parecido com a divisão bacteriana, e podem aumentar de número quando a célula precisa de mais energia. A herança do DNA mitocondrial é predominantemente materna, porque o óvulo contribui com o citoplasma e as mitocôndrias do zigoto, enquanto o espermatozoide contribui praticamente só com o núcleo — por isso, o DNA mitocondrial é usado em estudos de ancestralidade materna. E uma célula com muitas mitocôndrias é uma célula com alto gasto energético, como as células musculares e os neurônios.

Comparação entre as organelas

Para não trocar uma organela pela outra na hora da prova, compare função, estrutura e marca registrada de cada uma. Lisossomo e peroxissomo são vesículas pequenas e parecidas no tamanho, mas têm enzimas e funções diferentes. Centríolo não tem membrana e não produz nem digere nada: ele organiza. Mitocôndria é a maior das quatro, tem duas membranas e é a única que produz energia em larga escala e tem DNA próprio.

O que cai no ENEM e nos vestibulares

As questões sobre esse tema costumam aparecer de cinco jeitos. Primeiro, pedindo para identificar a organela pela função: digestão é lisossomo, desintoxicação e catalase é peroxissomo, fuso e flagelo é centríolo, energia e respiração é mitocôndria. Segundo, relacionando a quantidade da organela com a função da célula: célula secretora de defesa tem lisossomos, fígado tem peroxissomos, músculo tem mitocôndrias. Terceiro, cobrando a teoria endossimbiótica a partir do DNA próprio, da dupla membrana e da divisão própria da mitocôndria. Quarto, usando experimentos, como a efervescência da água oxigenada no fígado, para identificar a catalase. Quinto, em questões de interpretação, com uma droga que bloqueia microtúbulos ou com uma doença de depósito, pedindo a consequência para a célula.

Para treinar no modelo de prova, veja também os demais temas de sala de estudo e a lista de Biologia do site.

Mapa mental

• Citoplasma
  • Citosol: gel aquoso onde ficam as organelas
  • Quantidade de cada organela acompanha a função da célula
• Lisossomos
  • Vesícula do complexo golgiense, hidrolases ácidas, pH ácido
  • Heterofagia: digere o que vem de fora, como bactérias fagocitadas
  • Autofagia: digere partes velhas da própria célula
  • Falha: doenças de depósito lisossômico; ruptura: autólise
• Peroxissomos
  • Vesícula com catalase, abundante no fígado e nos rins
  • Quebra o peróxido de hidrogênio em água e oxigênio
  • Desintoxicação, como do álcool, e quebra de ácidos graxos longos
  • Não confundir com lisossomo: peroxissomo oxida e desintoxica
• Centríolos
  • Sem membrana, nove trios de microtúbulos, aos pares no centrossomo
  • Organizam o fuso na divisão das células animais
  • Originam cílios e flagelos a partir do corpúsculo basal
  • Células vegetais superiores dividem-se sem centríolos
• Mitocôndrias
  • Duas membranas, cristas, matriz, DNA próprio e ribossomos próprios
  • Respiração celular: glicólise no citosol, ciclo de Krebs na matriz, cadeia respiratória nas cristas
  • Produz trifosfato de adenosina; oxigênio é o aceptor final de elétrons
  • Teoria endossimbiótica: origem em bactéria aeróbica englobada
  • Herança do DNA mitocondrial predominantemente materna

SAQ — Perguntas e respostas rápidas

1. O que é o lisossomo e qual é a sua função? Uma vesícula com enzimas digestivas ácidas que faz a digestão celular, quebrando partículas englobadas e partes velhas da célula.
2. Qual é a diferença entre heterofagia e autofagia? Na heterofagia, a célula digere material vindo de fora; na autofagia, digere partes de si mesma, como organelas danificadas.
3. Por que o interior do lisossomo é ácido? Porque suas enzimas, as hidrolases ácidas, só funcionam bem em pH ácido, em torno de 5, o que também protege o resto da célula se houver vazamento.
4. O que o peroxissomo faz com o peróxido de hidrogênio? A enzima catalase quebra o peróxido de hidrogênio em água e gás oxigênio, evitando o dano dessa substância tóxica.
5. Qual é a diferença entre lisossomo e peroxissomo? O lisossomo digere com enzimas ácidas; o peroxissomo oxida e desintoxica, com destaque para a catalase e a quebra de gorduras longas.
6. Qual é a função dos centríolos? Organizar os microtúbulos do fuso na divisão das células animais e originar cílios e flagelos a partir do corpúsculo basal.
7. Onde acontece cada etapa da respiração celular? A glicólise acontece no citosol, o ciclo de Krebs acontece na matriz mitocondrial e a cadeia respiratória acontece na membrana interna da mitocôndria, nas cristas.
8. Quais evidências sustentam a teoria endossimbiótica para a mitocôndria? A mitocôndria tem duas membranas, DNA próprio circular semelhante ao bacteriano, ribossomos próprios e capacidade de se dividir sozinha.

Questões comentadas

1. Uma célula de defesa engloba uma bactéria e, em seguida, uma vesícula rica em enzimas ácidas se funde à vesícula que contém a bactéria, digerindo-a. A vesícula rica em enzimas descrita é o:

   a) peroxissomo.
   b) lisossomo.
   c) centríolo.
   d) ribossomo.
   e) complexo golgiense.

   Gabarito: B. Comentário: a digestão de partículas englobadas, após a fusão do fagossomo com a vesícula digestiva, é função do lisossomo, que contém hidrolases ácidas. O peroxissomo desintoxica e quebra peróxido de hidrogênio, o centríolo organiza microtúbulos, o ribossomo produz proteínas e o complexo golgiense embala as enzimas, mas não é ele que digere a bactéria.

2. Um estudante coloca água oxigenada sobre um pedaço de fígado cru e observa intensa efervescência, com liberação de bolhas de gás. Esse fenômeno é explicado principalmente pela ação da enzima:

   a) catalase, presente nos peroxissomos, que quebra o peróxido de hidrogênio em água e oxigênio.
   b) amilase, presente nos lisossomos, que quebra o amido em glicose.
   c) ATP sintase, presente nas mitocôndrias, que produz energia.
   d) tubulina, presente nos centríolos, que forma o fuso mitótico.
   e) lipase, presente no complexo golgiense, que quebra gorduras.

   Gabarito: A. Comentário: a efervescência é o gás oxigênio liberado quando a catalase, abundante nos peroxissomos do fígado, quebra o peróxido de hidrogênio em água e oxigênio. As demais alternativas misturam enzimas, organelas e funções que não explicam o experimento.

3. Uma droga experimental impede a polimerização da tubulina, proteína que forma os microtúbulos. Em uma célula animal em divisão, tratada com essa droga, o efeito mais esperado é:

   a) a interrupção da digestão lisossômica, sem efeito sobre a divisão.
   b) a falha na formação do fuso mitótico, impedindo a separação correta dos cromossomos.
   c) o aumento da produção de energia nas mitocôndrias.
   d) a quebra imediata de todo o peróxido de hidrogênio da célula.
   e) a duplicação acelerada do DNA mitocondrial.

   Gabarito: B. Comentário: o fuso mitótico é formado por microtúbulos de tubulina, organizados com a participação dos centríolos. Sem polimerização da tubulina, o fuso não se forma e os cromossomos não são separados corretamente, travando a divisão. É o mesmo princípio de alguns medicamentos usados contra o câncer.

4. As mitocôndrias apresentam DNA próprio, circular, ribossomos próprios e duas membranas, além de se dividirem de forma independente dentro da célula. Essas características sustentam a hipótese de que as mitocôndrias se originaram de:

   a) uma bactéria aeróbica englobada por uma célula maior, em relação de benefício mútuo.
   b) uma dobra da membrana plasmática, sem participação de outro organismo.
   c) um vírus incorporado ao núcleo da célula.
   d) um lisossomo que passou a produzir energia.
   e) um centríolo que se especializou na respiração.

   Gabarito: A. Comentário: DNA circular próprio, ribossomos semelhantes aos bacterianos, dupla membrana e divisão própria são as evidências clássicas da teoria endossimbiótica, segundo a qual uma bactéria aeróbica foi englobada e se tornou a mitocôndria.

5. Um pesquisador compara dois tipos de células do mesmo organismo: células musculares e células da pele com baixa atividade metabólica. É esperado que as células musculares apresentem, em comparação com as outras, um número:

   a) menor de mitocôndrias, pois o músculo usa energia armazenada, sem produzi-la.
   b) maior de mitocôndrias, pois o músculo tem alto gasto energético.
   c) maior de centríolos, pois o músculo se divide o tempo todo.
   d) menor de peroxissomos, pois o músculo não desintoxica nada.
   e) igual de todas as organelas, pois toda célula tem a mesma composição.

   Gabarito: B. Comentário: a quantidade de cada organela acompanha a função da célula. Células musculares gastam muita energia na contração e, por isso, têm muitas mitocôndrias, responsáveis pela respiração celular e pela produção de trifosfato de adenosina.

6. Uma criança apresenta acúmulo progressivo de uma substância dentro das células, porque uma enzima digestiva de uma organela ácida não funciona. O quadro descrito é compatível com uma falha em:

   a) peroxissomos, pela falta de catalase.
   b) lisossomos, caracterizando uma doença de depósito lisossômico.
   c) centríolos, pela falha na formação de cílios.
   d) mitocôndrias, pela falta de cristas.
   e) ribossomos, pela falha na síntese de proteínas.

   Gabarito: B. Comentário: quando falta uma enzima lisossômica, a substância que deveria ser digerida se acumula dentro da célula, quadro típico das doenças de depósito lisossômico. A falta de catalase afetaria a quebra do peróxido de hidrogênio, e as demais alternativas descrevem organelas e funções diferentes do quadro apresentado.

Dica do professor

Na hora da prova, use a associação direta: digestão é lisossomo, catalase e água oxigenada é peroxissomo, fuso e flagelo é centríolo, energia e cristas é mitocôndria. Depois, confirme com o detalhe: se falar em pH ácido e doença de depósito, é lisossomo; se falar em desintoxicação no fígado, é peroxissomo; se falar em célula vegetal que divide sem ele, é centríolo; se falar em DNA próprio e herança materna, é mitocôndria. Essa dupla checagem — função e detalhe — evita a troca entre organelas parecidas.

Atenção/cuidado

Cuidado com quatro confusões clássicas. Primeira: lisossomo não é peroxissomo — um digere, o outro oxida e desintoxica. Segunda: centríolo não é indispensável para toda divisão — células vegetais superiores dividem-se sem centríolos. Terceira: a glicólise não acontece na mitocôndria, e sim no citosol; na mitocôndria acontecem o ciclo de Krebs e a cadeia respiratória. Quarta: a mitocôndria não é a única fonte de energia da célula, mas é onde se produz a maior parte do trifosfato de adenosina na respiração; a fermentação, sem mitocôndria, rende bem menos.

Conexão com outras áreas

Este tema se conecta com Bioquímica, porque a respiração celular envolve glicose, enzimas e produção de energia; com Fisiologia, porque músculos, fígado e células de defesa dependem dessas organelas para funcionar; com Genética, porque o DNA mitocondrial e sua herança materna são usados em estudos de ancestralidade; com Saúde, porque doenças de depósito lisossômico, falhas de peroxissomos e doenças mitocondriais mostram o que acontece quando uma organela falha; e com Evolução, porque a teoria endossimbiótica explica a origem das células eucariontes a partir da incorporação de bactérias.

Incidência

Incidência: ♨️ Morno. Tema recorrente em Citologia, com presença constante em questões sobre digestão celular, respiração, divisão e origem das organelas, geralmente combinado com outros temas de Biologia celular.