Mitocôndrias: o que são, características e funções

Mitocôndrias são pequenas organelas encontrados em nossas células e nas de praticamente todos os organismos eucarióticos.

Sua função é muito importante para a vida do organismo, pois são produtores de uma espécie de combustível para que os processos metabólicos se realizem no interior da célula.

A seguir veremos com mais profundidade o que são essas organelas, quais são suas partes, suas funções e quais hipóteses foram levantadas para explicar como elas se originaram.

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O que são mitocôndrias

As mitocôndrias são um organelas presentes no interior da célula eucariótica que têm uma função muito importante para a vida, uma vez que são responsáveis ​​por fornecer energia à célula, permitindo-lhe realizar diversos processos metabólicos. Sua forma é circular e alongada, possuindo várias camadas e estrias em seu interior, onde se encaixam. proteínas que permitem que vários processos sejam realizados para dar essa energia, na forma de ATP (adenosina trifosfato).

Essas organelas podem aparecer em número variável no ambiente celular, e sua quantidade está diretamente relacionada às necessidades energéticas da célula. Por isso, dependendo do tecido que forma a célula, pode-se esperar mais ou menos mitocôndrias. Por exemplo, no fígado, onde há alta atividade enzimática, as células hepáticas costumam ter várias dessas organelas.

Morfologia

A mitocôndria é, como você pode esperar, uma estrutura muito pequena, variando em tamanho de 0,5 a 1 μm (micrômetros) de diâmetro e até 8 μm de comprimento, tendo uma forma esticada e hemisférica, como um salsicha gorda.

A quantidade de mitocôndrias dentro da célula está diretamente relacionada às suas necessidades de energia. Quanto mais energia for necessária, mais mitocôndrias a célula precisará. O conjunto de mitocôndrias é denominado condriomo celular.

As mitocôndrias são circundadas por duas membranas com diferentes funções em termos de atividade enzimática, separadas em três espaços: citosol (ou matriz citoplasmática), espaço intermembrana e matriz mitocondrial.

1. Membrana externa

É uma bicamada lipídica externa, permeável a íons, metabólitos e muitos polipeptídeos. Contém proteínas formadoras de poros, chamadas porinas, que constituem um canal aniônico controlado por voltagem. Esses canais permitem a passagem de grandes moléculas de até 5.000 daltons e um diâmetro aproximado de 20 Å (ångström)

Em vez disso, a membrana externa realiza poucas funções enzimáticas ou de transporte. Contém entre 60% e 70% de proteínas.

2. Membrana interna

A membrana interna é composta por cerca de 80% de proteínas e, ao contrário de sua contraparte, a externa, não tem poros e é altamente seletiva. Contém muitos complexos de enzimas e sistemas de transporte transmembrana, que estão envolvidos na translocação de moléculas, ou seja, movendo-as de um lugar para outro.

3. Cristas mitocondriais

Na maioria dos organismos eucarióticos, as cristas mitocondriais aparecem como septos perpendiculares achatados. Acredita-se que o número de cristas nas mitocôndrias seja um reflexo de sua atividade celular. Cumes representam um aumento significativo na área de superfície de modo que proteínas úteis para diferentes processos possam ser acopladas que ocorrem dentro das mitocôndrias.

Eles estão conectados à membrana interna em pontos específicos, nos quais o transporte de metabólitos entre os diferentes compartimentos da mitocôndria será facilitado. Nessa parte da mitocôndria são realizadas funções relacionadas ao metabolismo oxidativo, como a cadeia respiratória ou a fosforilação oxidativa. Aqui podemos destacar os seguintes compostos bioquímicos:

• A cadeia de transporte de elétrons, composta por quatro complexos enzimáticos fixos e dois transportadores de elétrons móveis.
• Um complexo enzimático, o canal de íons de hidrogênio e a ATP sintase, que catalisa a síntese de ATP (fosforilação oxidativa).
• Proteínas transportadoras, que permitem a passagem de íons e moléculas por ela, entre as mais notáveis ​​temos os ácidos graxos, ácido pirúvico, ADP, ATP, O2 e água; pode ser destacado:

4. Espaço intermembranar

Entre as duas membranas, existe um espaço que contém um líquido semelhante ao citoplasma, com alta concentração de prótons, devido ao bombeamento dessas partículas subatômicas pelos complexos enzimáticos da cadeia respiratório.

Dentro deste meio intramembranoso estão localizados várias enzimas, envolvidas na transferência da ligação de alta energia do ATP, tal como adenilato quinase ou creatina quinase. Além disso, encontra-se a carnitina, substância envolvida no transporte de ácidos graxos do citoplasma para o interior mitocondrial, onde serão oxidados.

5. Matriz mitocondrial

A matriz mitocondrial, também chamado de mitosol, contém menos moléculas que o citosol, embora nele você também possa encontrar íons, metabólitos a serem oxidados, DNA circular semelhante ao de bactérias e alguns ribossomos (mitribossomos), que realizam a síntese de algumas proteínas mitocondriais e, na verdade, contêm RNA mitocondrial.

Possui as mesmas organelas dos organismos procarióticos de vida livre, que diferem de nossas células por não possuírem núcleo.

Nessa matriz, existem várias vias metabólicas fundamentais para a vida, como o ciclo de Krebs e a beta-oxidação de ácidos graxos.

Fusão e fissão

As mitocôndrias têm a capacidade de se dividir e se fundir com relativa facilidade, e essas são duas ações que ocorrem constantemente nas células. Isso envolve misturar e dividir o DNA mitocondrial de cada uma dessas unidades de organela..

Nas células eucarióticas não existem mitocôndrias individuais, mas uma rede conectada a um número variável de DNA mitocondrial. Uma das funções possíveis para esse fenômeno é compartilhar produtos sintetizados por diferentes partes da rede, corrigir defeitos locais ou simplesmente compartilhar seu DNA.

Se duas células com mitocôndrias diferentes se fundirem, a rede de mitocôndrias que surgirá da união ficará homogênea após apenas 8 horas. Como as mitocôndrias estão constantemente se juntando e se dividindo, é difícil estabelecer o número total dessas organelas em uma célula de um determinado tecido, embora se possa presumir que os tecidos que funcionam mais ou requerem mais energia terão muitas mitocôndrias como resultado de fissões.

A divisão mitocondrial é mediada por proteínas, muito semelhantes às dinaminas, que estão envolvidos na geração de vesículas. O ponto em que essas organelas começam a se dividir é altamente dependente de sua interação com o retículo endoplasmático. As membranas reticulares circundam a mitocôndria, constringindo-a e eventualmente dividindo-a em duas.

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Características

A principal função das mitocôndrias é a produção de ATP, conhecido como combustível para processos celulares. Não obstante, também realizam parte do metabolismo dos ácidos graxos por meio da beta-oxidação, além de atuarem como armazenadores de cálcio.

Além disso, em pesquisas nos últimos anos, essa organela tem sido relacionada à apoptose, ou seja, a morte celular, além de câncer e envelhecimento do corpo, e o aparecimento de doenças degenerativas, como Parkinson ou diabetes.

Um dos benefícios das mitocôndrias para testes genéticos é seu DNA, que vem diretamente da linha materna. Pesquisadores em genealogia e antropologia usam esse DNA para estabelecer árvores genealógicas. Este DNA não está sujeito a recombinação genética devido à reprodução sexuada.

1. Síntese de ATP

É na mitocôndria que a maior parte do ATP é produzida por células eucarióticas não fotossintéticas.

Eles metabolizam acetil-coenzima A, por meio de um ciclo enzimático do ácido cítrico, e produzindo dióxido de carbono (CO2) e NADH. O NADH entrega elétrons a uma cadeia de transporte de elétrons na membrana mitocondrial interna. Esses elétrons viajam até chegarem a uma molécula de oxigênio (O2), produzindo uma molécula de água (H2O).

Esse transporte de elétrons está acoplado ao de prótons, vindo da matriz e alcançando o espaço intermembrana. É o gradiente de prótons que permite que o ATP seja sintetizado graças à ação de uma substância, chamada ATP. sintase, anexando um fosfato ao ADP e usando oxigênio como o aceitador de elétrons final (fosforilação oxidativo).

A cadeia de transporte de elétrons é conhecida como cadeia respiratória, contém 40 proteínas.

2. Metabolismo lipídico

Uma boa quantidade de lipídios presentes nas células deve-se à atividade mitocondrial. O ácido lisofosfatídico é produzido na mitocôndria, a partir do qual os triacilgliceróis são sintetizados.

Também são sintetizados ácido fosfatídico e fosfatidilglicerol, necessários para a produção de cardiolipina e fosfatidiletanolamina.

A origem da mitocôndria: células dentro das células?

Em 1980 Lynn Margulis, uma das mulheres mais importantes da ciência, resgatou uma velha teoria sobre a origem dessa organela, reformulando-a como teoria endossimbiótica. Segundo sua versão, mais atualizada e baseada em evidências científicas, há cerca de 1.500 milhões de anos, uma célula procariótica, isto é, sem núcleo, era capaz de obter energia de nutrientes orgânicos usando oxigênio molecular como oxidante.

Durante o processo, fundiu-se com outra célula procariótica, ou com o que podem ter sido as primeiras células eucarióticas, sendo fagocitada sem ser digerida. Esse fenômeno é baseado na realidade, já que bactérias foram vistas engolfando outras, mas sem encerrar suas vidas. A célula absorvida estabeleceu uma relação simbiótica com seu hospedeiro, fornecendo-lhe energia na forma de ATP., e o hospedeiro forneceu um ambiente estável e rico em nutrientes. Esse grande benefício mútuo se consolidou, eventualmente passando a fazer parte dele, e essa seria a origem das mitocôndrias.

Essa hipótese é bastante lógica se as semelhanças morfológicas entre bactérias, organismos procarióticos de vida livre e mitocôndrias forem levadas em consideração. Por exemplo, ambos são alongados em forma, têm camadas semelhantes e, o mais importante, seu DNA é circular. Além disso, o DNA mitocondrial é muito diferente daquele do núcleo da célula, dando a impressão de que se trata de dois organismos diferentes.

Referências bibliográficas:

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