Cloroplastos e mitocôndrias: estrutura, função e origem

O que são cloroplastos e mitocôndrias

Cloroplastos e mitocôndrias são organelas de células eucarióticas que transformam energia. O cloroplasto faz a fotossíntese oxigênica em células de plantas e de algas: a luz vira energia química guardada no carboidrato, e o oxigênio sai da água. A mitocôndria faz as etapas aeróbicas da respiração: a energia do carboidrato é transferida para o ATP. A glicólise, primeira etapa da quebra da glicose, ocorre no citoplasma, não na mitocôndria.

Cianobactérias também fazem fotossíntese e não têm cloroplasto: as membranas ficam no próprio citoplasma. Nem toda célula vegetal tem cloroplasto. Nas plantas, as células com cloroplasto se concentram em tecidos fotossintetizantes, como o mesofilo da folha. Plantas também têm outros plastídios, além do cloroplasto.

As duas organelas não são o inverso exato uma da outra em toda célula. Células fotossintetizantes de plantas têm as duas. Células animais têm mitocôndria e não têm cloroplasto. Os processos bioquímicos estão em fotossíntese e respiração celular.

Onde cada organela aparece

As principais características são:

• Cloroplastos: organelas de eucariotos fotossintetizantes. Estão em células de plantas e de algas. O pigmento principal é a clorofila a; há também pigmentos acessórios.
• Mitocôndrias: presentes na maior parte das células eucarióticas, animais e vegetais. Hemácias maduras de mamíferos não têm mitocôndria e ficam na glicólise. Alguns eucariotos anaeróbicos têm organelas mitocondriais reduzidas. Células procarióticas não têm mitocôndria.
• Na origem primária, ambas têm envoltório de duas membranas. O cloroplasto ainda tem tilacoides, um terceiro sistema de membranas. Em algumas algas, o plastídio veio de endossimbiose secundária e tem três ou mais membranas.
• Ambas têm DNA próprio e ribossomos e se dividem a partir de organelas já existentes. Não vivem fora da célula: muitos genes passaram para o núcleo.

Estrutura dos cloroplastos

O cloroplasto de origem primária tem este arranjo:

• Membrana externa: envolve a organela.
• Membrana interna: não se dobra em cristas.
• Espaço intermembrana: região entre as duas membranas do envoltório.
• Estroma: fluido interno. Nele ocorre o ciclo de Calvin. O nome antigo “fase escura” não significa que o ciclo aconteça à noite nem sem relação com a luz.
• Tilacoides: bolsas de membrana no interior. A clorofila e as reações que dependem da luz ficam na membrana do tilacoide. O interior da bolsa é o lúmen.
• Grana: pilhas de tilacoides. Um conjunto é um granum; vários são grana.

Estrutura das mitocôndrias

A mitocôndria tem duas membranas e um interior distinto:

• Membrana externa: envolve a organela.
• Membrana interna: forma as cristas mitocondriais, que aumentam a área para a cadeia transportadora de elétrons e para a ATP sintase.
• Espaço intermembrana: entre as duas membranas. A cadeia bombeia H⁺ da matriz para este espaço.
• Matriz mitocondrial: interior delimitado pela membrana interna. Ali ficam a conversão de piruvato em acetil-CoA, a maior parte das enzimas do ciclo de Krebs, DNA mitocondrial e ribossomos. A succinato desidrogenase do ciclo fica na membrana interna.

O que o cloroplasto faz

No cloroplasto ocorre a fotossíntese oxigênica dos eucariotos. A equação geral resume muitas etapas:

6 CO₂ + 6 H₂O + Luz → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

O açúcar que sai do ciclo de Calvin é o gliceraldeído-3-fosfato (G3P). A glicose é montada depois, a partir de dois G3P. O oxigênio vem da água, não do CO₂.

• Reações que dependem da luz: na membrana do tilacoide, a clorofila absorve luz. A água perde elétrons, forma-se O₂, e a organela produz ATP e NADPH. Esse ATP é gasto no ciclo de Calvin; não é o estoque duradouro de energia.
• Ciclo de Calvin: no estroma. Não usa luz como reagente, mas depende do ATP e do NADPH das reações luminosas. Enzimas do ciclo podem ser ativadas pela luz. Três voltas permitem exportar um G3P; seis voltas contabilizam o carbono de uma glicose.

Outras bactérias fazem fotossíntese anoxigênica, em geral com um fotossistema e sem liberar O₂. Esse processo não ocorre no cloroplasto.

O que a mitocôndria faz

A mitocôndria eucariótica realiza as etapas aeróbicas da respiração: converte a energia química de moléculas orgânicas em ATP de curto prazo. A glicólise não é função da mitocôndria: ocorre no citoplasma, converte uma glicose em dois piruvatos e tem saldo líquido de 2 ATP e 2 NADH, sem usar oxigênio. O piruvato dessa etapa é que entra na organela. A equação geral da via aeróbica da glicose é:

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + Energia (ATP)

A equação junta glicose e oxigênio no mesmo lado. Na célula, a glicose é quebrada antes, e o oxigênio só recebe elétrons no fim da cadeia, quando se forma água. O total de ATP não é um número único. O papel do ATP está em ATP e metabolismo celular.

• Do piruvato ao acetil-CoA: o piruvato entra na mitocôndria. Na matriz, cada piruvato perde um carbono como CO₂ e vira acetil-CoA, com 1 NADH. Essa conversão antecede o ciclo de Krebs.
• Ciclo de Krebs: a maior parte na matriz; a succinato desidrogenase fica na membrana interna. Cada acetil-CoA rende 2 CO₂, 3 NADH, 1 FADH₂ e 1 ATP ou GTP. O ciclo não consome oxigênio.
• Fosforilação oxidativa: na membrana interna. NADH e FADH₂ entregam elétrons; H⁺ é bombeado para o espaço intermembrana; a ATP sintase monta ATP quando o H⁺ volta à matriz. O oxigênio é o aceptor final e forma água. Em procariotos, a cadeia fica na membrana plasmática.

Diferença entre cloroplastos e mitocôndrias

O cloroplasto guarda energia da luz no carboidrato. A mitocôndria transfere a energia desse carboidrato para o ATP. Usar o ATP é uma etapa seguinte.

Origem endossimbiótica

A teoria endossimbiótica explica as duas organelas como descendentes de bactérias que passaram a viver dentro de uma célula hospedeira. Evidências incluem o tamanho, o DNA circular, ribossomos semelhantes aos de procariotos, a divisão por um processo parecido com a fissão binária e o envoltório de duas membranas na origem primária.

A mitocôndria descende de uma bactéria aeróbica do grupo das alfaproteobactérias. O plastídio, inclusive o cloroplasto, descende de uma cianobactéria. A mitocôndria veio antes: há eucariotos com mitocôndria e sem cloroplasto, e os plastídios aparecem só em alguns grupos.

As organelas não são células livres. Muitos genes do endossimbionte foram para o núcleo, e a organela depende da célula para proteínas e para a sincronia da divisão.

Como as duas organelas se relacionam

Exemplo. Uma célula do mesofilo usa o cloroplasto para fixar CO₂ e exportar G3P. Parte do carboidrato e do O₂ fica na própria planta. O O₂ liberado pode ser usado por animais. Na planta e no animal, a mitocôndria oxida compostos orgânicos e transfere essa energia para o ATP. O CO₂ e a água dessa respiração podem voltar à fotossíntese de outra célula.

Isso descreve o fluxo nos ecossistemas, não uma inversão obrigatória dentro de cada célula. A célula animal não tem cloroplasto. A cianobactéria fotossintetiza sem as duas organelas. Hemácias maduras de mamíferos obtêm ATP só pela glicólise.

Fontes consultadas

Consulta em 21 de outubro de 2026. A revisão deste texto foi feita por IA, no processo editorial do Centro de Estudos Online. A organização não se apresenta como professor ou especialista humano.

• OpenStax, Biology 2e, seção 4.3: mitocôndria com duas membranas, cristas e DNA próprio; cloroplasto com envoltório, tilacoides e estroma; protistas fotossintetizantes também têm cloroplasto; bactérias fotossintetizam sem essa organela.
• OpenStax, Biology 2e, seção 23.1: mitocôndria ligada a alfaproteobactérias; plastídio de cianobactéria; eucariotos com mitocôndria reduzida; plastídios secundários com três ou mais membranas.
• OpenStax, Biology 2e, seção 8.1: cloroplasto em eucariotos autotróficos, sobretudo no mesofilo; produto imediato G3P; tilacoides como terceira membrana.
• OpenStax, Biology 2e, seção 8.3: o nome “fase escura” é enganoso; três voltas exportam um G3P; fotossíntese anoxigênica sem cloroplasto; energia da luz no açúcar e da respiração no ATP.
• OpenStax, Biology 2e, seção 7.2: glicólise no citoplasma; hemácias maduras de mamíferos sem mitocôndria.
• OpenStax, Biology 2e, seção 7.3: piruvato vira acetil-CoA na matriz antes do ciclo; produtos por volta do ciclo de Krebs.
• OpenStax, Biology 2e, seção 7.4: cadeia na membrana interna; oxigênio como aceptor final; saldo de ATP variável.