Mitocôndrias: Estrutura, Função e Metabolismo Celular

Mitocôndria

São organelas conversoras de energia (ATP), ricas em ATPase, mas presentes apenas em células eucarióticas (citoplasma)! Nas procarióticas, a produção de energia é feita a partir de carboidratos.

Ultraestrutura da Mitocôndria

• Membrana Externa: Lisa, permeável, contendo porinas, rica em colesterol.
• Membrana Interna: Rica em cardiolipina (não existe na externa), pobre em colesterol, permeável a lipídios, com muitas proteínas transportadoras, enzimas e proteínas da cadeia transportadora de elétrons, ATPase e proteínas que realizam múltiplos transportes ativos.
• Espaço Intermembranoso: Ocorre entre as membranas externa e interna.
• Cristas: Invaginações na membrana interna que aumentam a superfície da membrana.
• Corpúsculos Elementares: Onde se gera ATP e calor.
• Filamentos de DNA e Ribossomos.

Matriz Mitocondrial

Contém centenas de enzimas relacionadas com a beta-oxidação de ácidos graxos, replicação, transcrição e tradução do DNA mitocondrial, enzimas que metabolizam piruvato produzindo Acetil-CoA e enzimas do Ciclo de Krebs.

Sistema Genético Mitocondrial

As mitocôndrias se dividem por fissão. Possuem DNA, rRNA, tRNA, mRNA e todo o sistema para a síntese proteica, ou DNA apenas de origem materna.

Células Sem Mitocôndrias

Seriam dependentes da glicólise anaeróbica para produzir todo o seu ATP. Quando a glicose é convertida em piruvato pela glicólise, apenas uma pequena fração da energia é potencialmente liberada.

Células Com Mitocôndrias

O metabolismo dos açúcares é completo. O piruvato é importado para a mitocôndria e oxidado por O2 a CO2 e H2O, gerando ATP.

Formação de Lipídios de Membrana

Proteínas trocadoras de lipídios e fosfolipídios importados são convertidos em cardiolipinas.

Origem das Mitocôndrias

Indícios da simbiose: mecanismo de autorreprodução; ribossomos e DNA semelhantes aos de bactérias; e membrana interna semelhante às das bactérias.

Fermentação Alcoólica

Glicólise → Piruvato → Etanol.

Fosforilação Oxidativa

Produz 36 mol de ATP. O piruvato é oxidado até se transformar em H2O e CO2. Envolve 3 mecanismos principais: produção de Acetil-CoA; sistema transportador de elétrons.

Ciclo de Krebs

Produz 2/3 do total de ATP. Leva à oxidação completa do piruvato, com a regeneração do oxalacetato ao final. Consiste em 8 reações. O piruvato é degradado com produção de NADH, uma molécula carreadora de alta energia.

Transporte de Elétrons

Íons hidretos são removidos do NADH para gerar NAD+, e o NADH é convertido em próton e 2 elétrons (que passam por uma série de 15 carreadores de elétrons diferentes na cadeia respiratória).

Processo Quimiosmótico

Prótons são transportados para o espaço intermembranoso. No fluxo retrógrado, a energia é utilizada para a síntese de ATP.

Termogenina

Permite a passagem de prótons sem passar pelos corpúsculos elementares, e a energia é dissipada em forma de calor.

Transporte Vesicular

É o transporte em massa, principalmente de macromoléculas, que requer muita energia. Vesículas são bolsas de membrana.

Endocitose

Processo de entrada de substâncias na célula. Possui 2 tipos principais:

• Fagocitose:

  Ingestão de partículas ou microrganismos. A partícula é ingerida pelos pseudópodes (falsos pés), entra na célula formando uma vesícula (fagossomo), e então o lisossomo se funde a essa vesícula, digerindo o conteúdo.

• Pinocitose:

  Ingestão de substâncias em solução aquosa. Ocorre por invaginação da membrana, formando uma vesícula com o material ingerido.

Exocitose

Processo de saída de substâncias da célula (geralmente do Retículo Endoplasmático). Exemplo: liberação de neurotransmissores e hormônios. Uma vesícula se forma dentro da célula, é encaminhada para a membrana plasmática, e as substâncias são liberadas.

Matriz Extracelular

É composta de:

• Colágeno (fibras)
• Proteoglicanos (resistência)
• Glicoproteínas (protege a célula)
• Integrinas (comunicação)

Preenche os espaços não ocupados pelas células, serve como veículo de migração celular e confere resistência aos tecidos.