Florianópolis – SC – por, Rafael Martins – As mitocôndrias são organelas celulares que desempenham um papel fundamental na produção de energia e na regulação do metabolismo. Elas são encontradas em quase todas as células eucarióticas, exceto algumas células vermelhas do sangue. Neste blog Pets Mundo Animal, vamos explorar as mitocôndrias: estrutura, função e importância para a vida.
Mitocôndrias: estrutura, função e importância
As mitocôndrias têm uma estrutura complexa e dinâmica, que varia conforme o tipo celular, o estado fisiológico e as condições ambientais. Em geral, elas são formadas por duas membranas: a membrana externa, que envolve toda a organela, e a membrana interna, que forma dobras chamadas cristas. O espaço entre as duas membranas é chamado de espaço intermembranar, e o espaço interno da membrana interna é chamado de matriz.
Estrutura das mitocôndrias
A membrana externa contém poros chamados porinas, que permitem a passagem de moléculas pequenas e íons. A membrana interna é impermeável à maioria das substâncias e contém proteínas que realizam funções essenciais, como o transporte de elétrons, a síntese de ATP e a regulação do cálcio.
Dessa forma, as cristas aumentam a superfície da membrana interna e facilitam a eficiência da produção de energia. A matriz contém enzimas, DNA, RNA e ribossomos mitocondriais, que participam de reações metabólicas e da expressão gênica.
Função das Mitocôndrias
A principal função das mitocôndrias é gerar energia na forma de ATP (adenosina trifosfato), usado pelas células para realizar diversas atividades vitais. As mitocôndrias realizam esse processo através da respiração celular, que consiste em três etapas: glicólise, ciclo de Krebs e cadeia respiratória.
A glicólise ocorre no citoplasma da célula e consiste na quebra da glicose em duas moléculas de piruvato, gerando dois ATPs e dois NADHs (nicotinamida adenina dinucleotídeo reduzido). O piruvato entra na mitocôndria sendo convertido em acetil-CoA (coenzima A), gerando mais dois NADHs.
O acetil-CoA entra no ciclo de Krebs, que ocorre na matriz mitocondrial e consiste em uma série de reações que produzem seis NADHs, dois FADH2s (flavina adenina dinucleotídeo reduzido) e dois ATPs por cada molécula de glicose.
Desse modo, o NADH e o FADH2 entram na cadeia respiratória, que ocorre nas cristas mitocondriais e consiste no transporte de elétrons por meio de complexos proteicos, gerando um gradiente de prótons (H+) entre o espaço intermembranar e a matriz. Esse gradiente é usado pela ATP sintase para produzir ATP a partir de ADP (adenosina difosfato) e fosfato inorgânico. O oxigênio é o receptor final dos elétrons e dos prótons, formando água como produto final.
Além da produção de energia, as mitocôndrias também desempenham outras funções importantes
- Participar da síntese de aminoácidos, ácidos graxos, esteroides e heme.
- Regular o equilíbrio do cálcio intracelular, que afeta processos como contração muscular, sinalização celular e apoptose (morte celular programada).
- Controlar o estresse oxidativo, causado pelo excesso de radicais livres gerados pela respiração celular. As mitocôndrias possuem mecanismos de defesa antioxidante para neutralizar essas espécies reativas.
- Influenciar a expressão gênica, tanto pela regulação do DNA nuclear quanto pela expressão do DNA mitocondrial, que codifica para algumas proteínas essenciais para a função mitocondrial.
Qual a importância das mitocôndrias
As mitocôndrias são essenciais para a vida, pois fornecem a energia necessária para o funcionamento das células e dos organismos. Além disso, elas estão envolvidas em diversos processos biológicos que afetam a saúde e a doença. Algumas das implicações das mitocôndrias são:
Determinar o envelhecimento celular e a longevidade, pois o dano ao DNA mitocondrial e a diminuição da eficiência da respiração celular afetam a capacidade regenerativa e a homeostase das células.
Estar relacionadas com doenças genéticas, como as doenças mitocondriais, causadas por mutações no DNA mitocondrial ou no DNA nuclear que afetam a função mitocondrial. Mas essas doenças podem afetar vários órgãos e sistemas, como o cérebro, o coração, os músculos, o fígado e os rins.
Estar associadas com doenças metabólicas, como a obesidade, o diabetes e a síndrome metabólica, caracterizadas por alterações na produção e no uso de energia pelas células. Desse modo, as mitocôndrias podem influenciar essas doenças pela regulação da glicose, dos ácidos graxos e dos hormônios.
Estar envolvidas em doenças neurodegenerativas
Como o Alzheimer, o Parkinson e a esclerose lateral amiotrófica, causadas pela perda progressiva de neurônios. As mitocôndrias podem contribuir para essas doenças pela geração de estresse oxidativo, pela alteração do cálcio intracelular e pela indução de apoptose.
Estar relacionadas com doenças cardiovasculares, como a hipertensão, a aterosclerose e a insuficiência cardíaca, causadas por alterações na função e na estrutura dos vasos sanguíneos e do coração. Assim, as mitocôndrias podem afetar essas doenças pela produção de óxido nítrico, pela modulação da inflamação e pela regulação da contratilidade cardíaca.
Estar envolvidas em doenças infecciosas, como a malária, a tuberculose e o HIV, causadas por agentes patogênicos que invadem as células. Então, as mitocôndrias podem interagir com esses agentes pela produção de espécies reativas de oxigênio, pela ativação de vias de sinalização celular e pela modulação da resposta imune.
Por fim, estar associadas com doenças oncológicas, como o câncer, causado pela proliferação descontrolada de células anormais. Assim, as mitocôndrias podem influenciar o câncer pela alteração do metabolismo energético, pela regulação do ciclo celular e pela indução de apoptose ou senescência.
