Biogênese das mitocôndrias

Mitocôndrias _introdução

  

mitocôndrias

As mitocôndrias são organelas presentes em todas as células eucarióticas podendo ter formas e tamanhos variados, possuem grande mobilidade, localizando-se em sítios intracelulares onde há maior necessidade de energia, pois sua função principal é a produção de ATP.

Camada externa

Esse compartimento é formado por duas camadas de membrana, uma externa, altamente permeável que possui proteínas formadoras de poros (porinas) que permitem o trânsito livre de moléculas

Camada interna

E uma interna, altamente especializada e mais fina que se dobra formando pregas chamadas cristas. Dentro da membrana interna existe uma substância amorfa onde estão os ribossomos, o DNA mitocondrial e as enzimas, responsáveis pelas várias funções da mitocôndria.

mitocôndrias

E entre as membranas está o espaço intermembrana, que contém várias enzimas e onde acumula prótons transportados da matriz

Figura 1 - Desenho esquemático de uma mitocôndria Figura 2 -  Microscopia eletrônica de transmissão de mitocôndria de célula renal. 84.000x

Reprodução

Antes que a células se divida, todos os seus componentes são duplicados, incluindo as mitocôndrias. A reprodução das mitocôndrias ocorre por fissão binária (figura 1), onde acontece um aumento de tamanho da organela preexistente para a fissão.

mitocôndrias

Nem todas as mitocôndrias existentes na célula sofrem fissão, e para compensar isso, algumas se dividem repetidas vezes.

Figura 1 – Desenho esquemático da reprodução das mitocôndrias por frissão binária Figura 2 - Acréscimo de fosfolipídeos na membrana mitocondrial através de proteínas de troca.

mitocôndrias Para que haja o aumento da área da

mitocôndria, novos fosfolipídios são agregados a membrana externa enviados pelo RE através de proteínas de troca de fosfolipídios ou proteínas de transferência de fosfolipídios (figura 2). Essas proteínas são hidrossolúveis que atuam distribuindo fosfolipídios, uma molécula por vez, extraídos da membrana do RE para a membrana mitocondrial.

mitocôndrias No processo de transcrição e replicação do

DNA mitocondrial (figura 3) e a síntese protéica ocorrem na matriz das mitocôndrias, porém as maiorias das proteínas que medeiam esses processos são codificadas no genoma nucleares e importadas para dentro da organela. As cópias de DNA mitocondrial estão distribuídas na matriz em grupamentos chamados nucleóides.

Apesar das mitocôndrias produzirem suas proteínas, a maioria provém do citosol, onde são sintetizadas por ribossomos citosólicos.

Figura 3 - ME de moléculas circulares de DNA

Origem das Mitocôndrias O mecanismo de reprodução por fissão

semelhante ao da bactéria, a presença de DNA, os ribossomos semelhantes ao da bactéria, sugerem que as mitocôndrias e evoluíram de bactérias endocitadas há mais de um bilhão de anos. Onde células eucariontes anaeróbicas estabeleceram relação simbiótica com bactérias aeróbicas, utilizando seu sistema de fosforilação oxidativa.

Origem das mitocôndrias

Essas bactérias teriam penetrado por fagocitose (Figura 1), escapando dos mecanismos intracelulares de destruição de organismos estranhos. Assim, a membrana do fagossomo teria tornado a membrana externa da mitocôndria e a membrana da bactéria tornou-se a membrana interna.

Origem das mitocôndrias

Com o aumento da concentração de oxigênio na atmosfera ocasionada pelas células fotossintéticas, a célula hospedeira sua atividade energética mais eficiente,m adquirindo também mecanismos de liberação deste oxigênio.

Origem das mitocôndrias

Ocorreu também a transferência de parte do DNA da organela para o DNA nuclear durante a evolução eucariótica, tornando-se dependentes das proteínas codificadas pelo núcleo celular.

Figura 1 - Desenho esquemático da provável origem da mitocôndria por

relação simbiótica com bactéria

A respiração celular

As funções celulares (figura 1) dependem de um suprimento de energia que é derivado da quebra de moléculas orgânicas durante o processo de respiração celular. A energia liberada nesse processo é armazenada sob forma de moléculas de adenosina-trifosfato (ATP).

Atividades do corpo precisam de ATP 

Primeira etapa 1a. etapa: os carboidratos e lipídeos,

principalmente a glicose e os ácidos graxos, são as principais substâncias quebradas para a respiração celular. A glicose é quebrada no citosol em um processo chamado glicólise, onde se forma duas moléculas de ácido pirúvico, liberando uma certa quantidade de energia (quatro moléculas de ATP), produz duas moléculas de NADH2 e consumindo oxigênio.

 

C6H12O6 2 C3H4O3

(Glicose) (Ácido pirúvico)

Segunda etapa 2a. etapa: o ácido pirúvico entra na

mitocôndria, e é convertido em acetil-coenzima A por um sistema multienzimático da matriz mitocondrial chamado de piruvato desidrogenase, que então é metabolizada pelo ciclo do ácido cítrico (ciclo de krebs). Nesta etapa, uma quantidade de energia é liberada, tendo uma pequena parte utilizada para converter três NAD+ em três NADH.

Ciclo de krebs

No ciclo de Krebs (Figura 2), a acetil CoA sofre uma série de modificações que acaba produzindo ácido oxaloacético, que então recomeça o ciclo. Essas reações liberam duas moléculas de CO2 e produzem três moléculas de NADH e uma molécula de FADH2.

Terceira etapa 3a. etapa: Depois os elétrons de alta

energia percorrem a cadeia transportadora de elétrons ou cadeia respiratória, que é composto por complexos enzimáticos, onde os elétrons sedem energia e produz 36 mols de ATP por mol de glicose consumida. Este processo é chamado fosforilação oxidativa, e ocorre na membrana interna da mitocôdria.

Ciclo geral da respiração