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Mitocôndria: a Produção da Energia Aeróbia

Trabalho por Larissa Candido chehin, estudante de Biologia @ , Em 22/06/2006

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Mitocôndria: a Produção da Energia Aeróbia


Estrutura Morfológica

Qualquer mitocôndria é formada por duas membranas separadas por um espaço intermembranoso, cada qual com funções e proteínas diferentes associadas à sua bicamada lipídica. A membrana interna emite numerosas cristas para o interior da organela, aumentando substancialmente a sua superfície. Nessas cristas pode-se visualizar ao microscópio eletrônico em grande aumento, partículas em forma de raquete, denominadas corpúsculos elementares. São encontrados a intervalos de 10 mm, podendo haver 104 a 106 corpúsculos por mitocôndria.

Na intimidade da mitocôndria, delimitada pela membrana interna, está a matriz mitocondrial. A matriz contém material protéico granular de alta densidade, capaz de se ligar à fosfatos de cálcio e magnésio, precipitando-se na forma de grânulos elétron-densos. É por isso que as mitocôndrias são o segundo destino preferencial de acúmulo do cálcio intracelular (o primeiro sendo o retículo endoplasmático liso). A matriz possui todas as enzimas necessárias ao ciclo de Krebs.

A membrana externa mitocondrial é semelhante às demais membranas da célula eucarionte. A membrana interna, possui os elementos da cadeia respiratória necessários para a respiração aeróbica.


Cadeia Respiratória

A cadeia respiratória ocorre na membrana mitocondrial interna e compreeende três complexos enzimáticos principais através dos quais elétrons fluem do NADH para o O2, utilizando a energia daí gerada para bombear H+ da matriz para o espaço intermebranoso. Na membrana nativa, os carreadores de elétrons móveis ubiquinona e citocromo c completam a cadeia transportadora de elétrons ao mediar a transferência de elétrons entre os complexos enzimáticos. Por fim, os elétrons são transferidos para o oxigênio molecular (O2 ), essencial ao processo aeróbico, unindo-se a átomos de hidrogênio para formar água.

O gradiente eletroquímico de prótons resultante é adaptado para sintetizar ATP por outro complexo protéico transmembrana, ATP sintetase, através do qual H+ flui de volta à matriz. Esse complexo está localizado nos corpúsculos elementares.

Quando a mitocôndria fica exposta a um meio citoplasmático com altas concentrações de ADP, ela assume uma forma condensada. Isso se deve ao fato de estar em síntese máxima de ATP e, junto com ele, de H2O, que se acumula no espaço intermembranoso.


Genoma Mitocondrial

A mitocôndria possui DNA próprio, o que talvez reflita o curso do processo evolutivo. O genoma mitocondrial se restringe a uma fita de DNA circular na célula animal, sendo o sistema genético mais simples conhecido, onde todos os nucleotídeos fazem parte de sequências codificantes. Nos vegetais, o DNA mitocondrial é 10 a 150 vezes maior, mas a quantidade de proteínas sintetizadas é quase a mesma, pois muitas sequências adicionadas não constituem genes nesses tipos mitocondriais, chegando, até mesmo, a existir íntrons.

O núcleo deve fornecer cerca de 90 genes para a realização de funções mitocondriais. Em animais, o genoma mitocondrial está na ordem de 10-5 do nuclear, o que corresponde a 16.500 pares de bases. Isso é suficiente para que sejam capazes de sintetizar suas próprias proteínas e se autoduplicarem. Em números, esse material genético é capaz de codificar: 2 RNAs ribossomais, 22 RNAs transportadores e 13 cadeias polipeptídicas. Como nas bactérias, o DNA mitocondrial não é envolto em histonas e seu empacotamento não é bem explicado.

As mitocôndrias só possuem 22 RNA transportadores, enquanto na célula tem-se 30. Isso faz o sistema de pareamento códon-anticódon relaxado; muitos dos RNAts reconhecem qualquer nucleotídeo na terceira posição dos códons, podendo se ligar a até quatro sequências diferentes. Da mesma forma, o significado de 4 dos 64 códons possíveis encontra-se alterado nas mitocôndrias.


Síntese Protéica

Muitas das proteínas mitocondriais são produzidas a partir do próprio DNA nuclear e sintetizadas no citoplasma. Uma boa parte da síntese protéica mitocondrial consiste em polipeptídeos que precisam associar-se à subunidades produzidas pela célula. O transporte destas subunidades ocorre através de sítios de adesão