Mitocôndria (organela celular): características, estrutura e funções - Médico - 2023

Contente

Todos nós já ouvimos falar deles uma vez ou outra. As mitocôndrias são, sem dúvida, um dos conceitos mais famosos da Biologia, pois o resumo do que as envolve é muito fácil de lembrar: eles são a fábrica de energia de nossas células.

São organelas citoplasmáticas presentes em todas as células eucarióticas dentro das quais ocorrem todas as reações metabólicas que culminam na obtenção de energia. Cada uma das células do nosso corpo, desde uma célula muscular até um neurônio, requer que essas mitocôndrias tenham “combustível”.

Portanto, sem essas estruturas microscópicas, simplesmente não poderíamos viver. O fato de termos energia tanto para permanecer vivos quanto para desenvolver nossas funções biológicas se deve exclusivamente a essas mitocôndrias.

Mas o que é uma organela celular? Onde eles estão dentro da célula? Como eles geram energia? Em quais vias metabólicas eles estão envolvidos? Qual é a sua estrutura? Como eles são formados? No artigo de hoje, responderemos a essas e muitas outras perguntas sobre as mitocôndrias. Vamos lá.

Recomendamos que você leia: "As 23 partes de uma célula (e suas funções)"

O que são mitocôndrias

Uma mitocôndria é uma organela de células citoplasmáticas delimitada por uma membrana dupla e dentro da qual ocorrem as reações metabólicas para a produção de ATP.. Ok, muitas palavras estranhas em pouco tempo, mas é fundamental que continuemos com essa definição, pois é impossível resumir mais o que é uma mitocôndria. E agora, aos poucos, dissecaremos cada um desses termos.

Em primeiro lugar, dizemos que a mitocôndria é uma organela celular. O que significa isto? Simplesmente que é uma estrutura contida no citoplasma da célula, que se define como o meio líquido dentro da célula.

Nesse sentido, o interior da célula é algo como uma solução aquosa onde pequenas estruturas flutuam. De todas as que existem (aparelho de Golgi, vacúolos, citoesqueleto, ribossomos, retículo endoplasmático), as mitocôndrias são mais uma organela. Muito importante. Mas, afinal, mais um.

Posteriormente, dissemos que é delimitado por uma membrana dupla. E assim é. Essas organelas são circundadas por duas membranas (nossas células têm apenas uma, a membrana plasmática). Além disso, as mitocôndrias eram, na época, bactérias simbióticas com uma célula eucariótica. Conseqüentemente, as mitocôndrias têm seu próprio material genético (mas também dependem do núcleo, é claro), mas essa é outra história.

E, por fim, dissemos que eles têm a função de produzir ATP por meio de diferentes reações metabólicas. Vamos analisar isso melhor quando olharmos para as funções das mitocôndrias, mas é o suficiente para entender que ATP é uma molécula gerada principalmente a partir do ciclo de Krebs (uma via metabólica que ocorre dentro da mitocôndria) e que, ao ser interrompida, libera energia que é utilizada pelas células para cumprir suas funções biológicas. É, por assim dizer, a moeda de energia de nossas células.

Assim, tendo em vista que são as estruturas da célula que utilizam o oxigênio para estimular essas reações de conversão da matéria em energia, diz-se que as mitocôndrias são as organelas que respiram. De fato, a respiração, a nível celular, ocorre na mitocôndria.

Como está sua morfologia?

A mitocôndria é uma organela citoplasmática presente em todas as células eucarióticas, ou seja, em todos os seres vivos (animais, plantas, fungos, protozoários e cromistas) exceto em bactérias e arquéias, que são seres procarióticos.

Para saber mais: "Os 7 reinos dos seres vivos (e suas características)"

Seja como for, uma mitocôndria é uma estrutura celular com uma forma alongada semelhante a uma bactéria (já dissemos que sua origem evolutiva, que remonta a 1,8 bilhão de anos no passado, é a de uma simbiose entre uma célula eucariótica e um bactéria que ofereceu a isso um mecanismo de respiração) e com capacidade autorreplicante, então dissemos que dentro dela há tanto DNA quanto RNA para se dividir quando necessário.

Obviamente, seu controle está principalmente nas mãos do material genético do núcleo, que determina quantas mitocôndrias são necessárias com base nas necessidades de energia da célula. Portanto, o número de mitocôndrias dentro da célula varia enormemente, embora pode haver mais de 800 em uma única célula.

Além disso, são as maiores organelas das células eucarióticas (com exceção dos vacúolos das células vegetais, onde armazenam água e nutrientes), pois podem ter cerca de 5 micrômetros (um milionésimo de metro) de comprimento e até 3 micrômetro de diâmetro. Levando em consideração que uma célula média tem um diâmetro entre 10 e 30 micrômetros, estamos diante de uma porcentagem muito elevada de seu conteúdo.

De que partes é feito?

As mitocôndrias se destacam por serem organelas que mudam muito de forma e tamanho e cujas quantidades variam muito dependendo das necessidades da célula (de poucas a mais de 800), por isso é difícil descrever com exatidão sua morfologia. De qualquer forma, o que sabemos é que essas organelas são sempre feitas das mesmas partes. Então, vamos dar uma olhada na estrutura das mitocôndrias.

1. Membrana mitocondrial externa

A membrana mitocondrial externa é o que serve como uma separação entre a própria mitocôndria e o citoplasma da célula. Embora envolva uma estrutura menor (essa mitocôndria), possui uma morfologia muito semelhante à da membrana plasmática, ou seja, aquela que separa o citoplasma da célula do ambiente externo.

Consiste em uma dupla camada de lipídios (bicamada lipídica) aos quais estão associadas proteínas (representam 50% de sua composição) que regulam o transporte de moléculas para dentro e para fora da mitocôndria, controlando assim a comunicação entre a organela e a própria célula. .

A composição dessa membrana externa é praticamente igual à da membrana plasmática das bactérias gram-negativas, fato que reforça a hipótese de que as mitocôndrias eram, na época, bactérias simbióticas com células eucarióticas e que, como essa relação foi benéfica para ambas partidos, permaneceu por milhões de anos.

Recomendamos que você leia: "Quais foram as primeiras formas de vida em nosso planeta?"

2. Espaço intermembrana

O espaço intermembrana é uma espécie de região "vazia" que separa a membrana externa da interna. E dizemos vazio entre aspas porque realmente não é, porque consiste em um meio líquido onde existem enzimas vitais para que ocorram as reações metabólicas para obter energia.

3. Membrana mitocondrial interna

A membrana mitocondrial interna é a segunda das membranas. Nossas células têm apenas uma, a de plasma, mas as mitocôndrias têm duas separadas uma da outra pelo espaço intermembrana. Ainda é uma dupla camada lipídica, embora neste caso a concentração de proteínas seja muito maior (80%) e não permitam tantas trocas de substâncias.

A membrana mitocondrial interna não se encarrega de regular a comunicação entre o interior e o exterior da mitocôndria, mas sim de abrigam todos os complexos enzimáticos que tornarão possíveis as reações de produção de energia. E para aumentar sua superfície, essa membrana interna forma invaginações conhecidas como cristas.

4. Cristas mitocondriais

Como já discutimos, essas cristas mitocondriais são cada uma das invaginações da membrana mitocondrial interna. Eles consistem em uma série de dobras onde se baseiam os complexos enzimáticos que possibilitarão as reações metabólicas de produção de ATP. Possuem muitas enzimas e proteínas exclusivas, pois sendo a única organela que realiza a respiração celular, é também a única que delas necessita.

Ao formar essas dobras, há uma superfície mais metabolicamente funcional, uma vez que há mais extensão da membrana onde as enzimas necessárias podem ser ancoradas. No entanto, o tamanho e o número dessas cristas variam muito entre as células.

5. Matriz mitocondrial

Muitos complexos enzimáticos devem ser ancorados à membrana interna, daí a importância das cristas mitocondriais. Mas nem todas as enzimas precisam disso. Na verdade, muitos deles devem estar livres em algum meio líquido. E aqui a matriz mitocondrial entra em ação.

Também conhecida como lúmen, esta matriz seria algo como o citoplasma da mitocôndria, ou seja, um meio líquido onde não há organelas (obviamente), mas enzimas que trabalharão junto com os complexos enzimáticos das cristas para gerar energia.

6. Genoma mitocondrial

As mitocôndrias são as únicas organelas celulares que possuem seu próprio DNA, mais uma prova de seu passado como bactérias simbióticas. As mitocôndrias têm seu próprio material genético, diferente do que está no núcleo de nossas células.

Esse material genético tem a forma de DNA circular (como o das bactérias, muito diferente do nosso, que não é circular) e contém genes para regular a produção de enzimas e proteínas envolvidas nas vias metabólicas da energia.

Portanto, as mitocôndrias podem ficar livres dentro de certos limites. E é isso no final, quem tem a última palavra, é o DNA celular. Mas já é útil que, até certo ponto, as mitocôndrias sejam autossuficientes, pois a própria célula pode "se desvencilhar" (um pouco) das reações de obtenção de energia.

Qual é a sua função principal?

A função das mitocôndrias é fornecer energia à célula. Apontar. O que acontece é que, claro, estamos investigando conceitos de biologia celular e, embora o objetivo seja muito simples, a forma de atingir essa energia não é tão simples.

Neste contexto, a principal função da mitocôndria é realizar o ciclo de Krebs, principal via metabólica de obtenção de ATP.. Também conhecido como ciclo do ácido cítrico ou ciclo tricarboxílico (TCA), o ciclo de Krebs é a via da respiração celular e ocorre na matriz (as cristas ajudam) da mitocôndria e na presença de oxigênio, que passa pela membrana externa.

Para saber mais: "Ciclo de Krebs: características desta via metabólica"

Consiste em uma via metabólica que unifica o processamento bioquímico das principais moléculas orgânicas, ou seja, carboidratos, proteínas e ácidos graxos. Em outras palavras, o ciclo de Krebs nos permite converter a matéria orgânica dos alimentos em energia utilizável não apenas para manter a célula viva, mas também, no nível de um organismo multicelular, podemos sobreviver.

É uma rota bastante complexa, mas basta entender que consiste em uma série de reações metabólicas nas quais, a partir dos macronutrientes, estes passam a ser degradados por diferentes enzimas mitocondriais até, após cerca de 10 etapas intermediárias e consumidos oxigênio , cada Talvez tenhamos moléculas quimicamente mais simples.

Durante este processo, os elétrons são liberados, que viajam através do que é conhecido como a cadeia de transporte de elétrons (localizada nas cristas) e permitem a síntese de ATP (trifosfato de adenosina), molécula que, após quebrar uma das ligações fosfato, permite a liberação de energia.

Por isso, o objetivo do ciclo de Krebs e, portanto, das mitocôndrias, é obter moléculas de ATP a partir da degradação de nutrientes para ter combustível para satisfazer as necessidades energéticas de toda a célula. As mitocôndrias são fábricas de ATP.

Ao mesmo tempo, as mitocôndrias também estão envolvidas no ciclo da ureia (permite que as células renais convertam o excesso de nitrogênio em ureia, que será eliminado pela urina), na síntese de fosfolipídios, nos processos de apoptose (quando a célula tem morrer, a mitocôndria induz a morte celular), no equilíbrio dos níveis de cálcio, na síntese da glicose, na regulação do metabolismo dos aminoácidos, etc., mas o mais importante e relevante é, sem dúvida, o ciclo de Krebs. As mitocôndrias respiram. E da respiração, eles nos dão energia.

Para saber mais: "Ciclo da uréia: o que é, características e resumo"