Mitocôndrias – função e estrutura – O que é

Entenda as característcas e funções das mitocôndrias

Mitocôndrias – função e estrutura. As mitocôndrias são estruturas especializadas exclusivas das células de animais, plantas e fungos. Eles servem como baterias, alimentando diversas funções da célula e do organismo como um todo. Embora as mitocôndrias sejam parte integrante da célula, a evidência mostra que eles evoluíram a partir de bactérias primitivas. Antes de continuar a leitura, dê uma olhada nesse vídeo logo abaixo.

Ocorrência

Todos os organismos vivos são construídos com um tijolo fundamental: a célula. Em alguns casos, uma única célula constitui um organismo inteiro. As células contêm material genético ( DNA  e RNA), e desempenham funções essenciais, como o metabolismo e síntese protéica. As células também são capazes de auto-replicar. No entanto, o nível de organização varia dentro das células de diferentes organismos. Com base nessas diferenças, os organismos são divididos em dois grupos: eucariotas e procariotas.

Plantas, animais e fungos são todos eucariotas e possuem células altamente ordenadas. O seu material genético é empacotado em um núcleo central. Eles também possuem componentes celulares especializados denominados  organelas celulares, cada um dos quais executa uma tarefa específica. Organelas como a mitocôndria, o retículo endoplasmático rugoso e o complexo golgiense servem, respectivamente, para gerar energia, sintetizar proteínas e proteínas de pacote para transporte para diferentes partes da célula e além. O núcleo, bem como a maioria dos organelas eucarióticos, está ligado por membranas que regulam a entrada e saída de proteínas, enzimas e outros materiais celulares para e do organelo.

Prokaryotes, por outro lado, são organismos unicelulares, como bactérias e arqueias. As células procarióticas são menos estruturadas que as células eucarióticas. Eles não têm núcleo; Em vez disso, seu material genético está flutuando livremente dentro da célula. Eles também  não possuem muitos organelos ligados à membrana  encontrados em células eucarióticas. Assim, os procariotas não têm mitocôndrias.

As partes de uma mitocôndria.

partes de uma mitocondria

Estrutura

Em uma  revisão de 1981 da história das mitocôndrias  no Journal of Cell Biology, os autores Lars Ernster e Gottfried Schatz observam que a primeira observação verdadeira das mitocôndrias foi feita por Richard Altmann em 1890. Enquanto Altmann os chamava de “bioblastos”, sua atual, visualmente descritiva O nome foi dado por Carl Benda em 1898, com base em suas observações de desenvolvimento de esperma. “Mitocôndria” deriva de duas palavras gregas: “mitos” que significa “fio”, e “chondros” que significa granulado. Conforme descrito por Karen Hales, professora de biologia no Davidson College, em  Nature Education , essas organelas são dinâmicas e constantemente fundem-se para formar cadeias e depois se separam.

As mitocôndrias individuais são em forma de cápsula, com uma membrana externa e uma membrana interior ondulada, que se assemelha a dedos salientes. Estes plissados ​​membranosos são chamados de cristas, e servem para aumentar a superfície total da membrana. Quando comparada às cristas, a membrana externa é mais porosa e menos seletiva sobre os materiais que ela permite. A matriz é a porção central da organela e é cercada por cristas. Contém enzimas e DNA. As mitocôndrias são diferentes das organelas (com exceção dos cloroplastos vegetais), na medida em que possuem seu próprio conjunto de DNA e genes que codificam proteínas.

As mitocôndrias de plantas foram observadas pela primeira vez por Friedrich Meves em 1904, como mencionado por Ernster e Schatz ( Journal of Cell Biology, 1981 ). Embora as mitocôndrias de plantas e animais não diferem em sua estrutura básica,  Dan Sloan , professor assistente da Universidade do Colorado, disse que seus  genomas  são bastante diferentes. Eles variam em tamanho e estrutura.

De acordo com Sloan, os genomas da maioria das plantas com flores são cerca de 100.000  pares de bases  em tamanho e podem ser tão grandes como 10 milhões de pares de bases. Em contraste, os genomas de mamíferos são de cerca de 15.000 a 16.000 pares de bases de tamanho. Além disso, enquanto o genoma mitocondrial animal tem uma configuração circular simples, Sloan disse que o genoma mitocondrial da planta, embora retratado como circular, poderia assumir formas alternativas. “Sua estrutura real in vivo [dentro da planta] não é bem compreendida. Podem ser moléculas ramificadas complexas “, disse ele.

Função

A principal função das mitocôndrias é metabolizar ou quebrar carboidratos e ácidos graxos para gerar energia. As células eucarióticas usam energia na forma de uma molécula química chamada ATP (trifosfato de adenosina).

Mitocôndrias – função e estrutura – O que é

A geração de ATP ocorre dentro da matriz mitocondrial, embora os passos iniciais do metabolismo de carboidratos (glicose) ocorram fora da organela. De acordo com Geoffrey Cooper em ” The Cell: A Molecular Approach 2nd Ed ” (Sinauer Associates, 2000), a glicose é convertida em piruvato e depois transportada para a matriz. Os ácidos gordurosos, por outro lado, entram nas mitocôndrias tal como estão.

O ATP é produzido ao longo de três etapas vinculadas. Primeiro, usando enzimas presentes na matriz, o piruvato e os ácidos gordurosos são convertidos em uma molécula conhecida como acetil-CoA. Isso então se torna o material de partida para uma segunda reação química conhecida como ciclo do ácido cítrico ou Ciclo de Krebs. Este passo produz bastante dióxido de carbono e duas moléculas adicionais, NADH e FADH 2 , que são ricas em elétrons. As duas moléculas se movem para a membrana mitocondrial interna e começam o terceiro passo: fosforilação oxidativa. Nesta última reação química, NADH e FADH 2  doam seus elétrons para oxigênio, o que leva a condições adequadas para a formação de ATP.

Uma função secundária das mitocôndrias é sintetizar proteínas para seu próprio uso. Eles trabalham de forma independente e executam a transcrição de DNA para RNA, e a tradução de RNA para aminoácidos (os blocos de construção da proteína), sem usar nenhum componente da célula. No entanto, aqui também, existem diferenças nos eucariotas. A sequência de três DNA nucleotídeos UAG (uracil-adenina-guanina) é uma instrução para a tradução para parar no núcleo eucariota.

De acordo com os autores de ” Molecular Cell Biology 4th Ed ” (WH Freeman, 2000), enquanto esta sequência também interrompe a tradução nas mitocôndrias das plantas, ele codifica o aminoácido triptofano nas mitocôndrias de mamíferos, moscas e leveduras de frutos. Além disso, os transcritos de RNA que surgem de genes mitocondriais são processados ​​de forma diferente em plantas do que em animais. “Muitas modificações devem ocorrer nas mitocôndrias das plantas para que esses genes sejam funcionais”, disse Sloan à LiveScience. Por exemplo, em plantas, os nucleotídeos individuais de transcritos de RNA são editados antes da transformação ou síntese protéica ter lugar. Além disso, os intrões, ou porções de RNA mitocondrial que não carregam instruções para a síntese protéica, são empalhados.

Origem das mitocôndrias: A teoria endossimbionte

Em seu artigo de 1967, “On the Origins of Mitosing Cells”, publicado no Journal of Theoretical Biology, a cientista Lynn Margulis propôs uma teoria para explicar como as células eucarióticas, juntamente com suas organelas, foram formadas. Ela sugeriu que as mitocôndrias e os cloroplastos de plantas eram uma vez células procarióticas livres que foram engolidas por uma célula hospedeira eucariótica primitiva.

A hipótese de Margulis é agora conhecida como a “teoria do endosymbiont”.  Dennis Searcy , professor emérito da Universidade de Massachusetts Amherst, explicou o seguinte: “Duas células começaram a viver juntas, trocando algum tipo de substrato ou metabolito [produto do metabolismo, como ATP]. A associação tornou-se obrigatória, de modo que agora, a célula hospedeira não pode viver separadamente “.

Mesmo no momento em que Margulis o propôs, já existiam versões da teoria do endosimbionte, algumas datadas de 1910 e 1915. “Embora essas idéias não sejam novas, neste artigo foram sintetizadas de forma a serem consistentes com dados recentes sobre bioquímica e citologia de organelas subcelulares “, escreveu ela em seu artigo. De acordo com um artigo de 2012  sobre a evolução mitocondrial  de Michael Gray na revista Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, Margulis baseou sua hipótese em duas provas fundamentais. Primeiro, as mitocôndrias possuem seu próprio DNA. Em segundo lugar, os organelos são capazes de traduzir as mensagens codificadas em seus genes para proteínas, sem usar nenhum dos recursos da célula eucariótica.

O seqüenciamento do genoma e as análises do DNA mitocondrial estabeleceram que Margulis estava correto sobre as origens das mitocôndrias. A linhagem da organela foi rastreada até um antepassado bacteriano primitivo conhecido como alfaproteobactérias (α-proteobactérias).

Apesar da confirmação do patrimônio bacteriano das mitocôndrias, a teoria do endosimbiont continua a ser pesquisada. “Uma das maiores questões agora é:” Quem é a célula hospedeira? “, Sloan disse à LiveScience. Como Gray observou em seu artigo, as questões que demoram é se as mitocôndrias se originaram após a célula eucariótica surgir (como hipótese na teoria do endosimbio) ou se a mitocôndria e a célula hospedeira emergiram juntas, ao mesmo tempo.

Recursos adicionais

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