Mitocôndria

definição

Cada célula do corpo possui certas unidades funcionais, as chamadas organelas celulares. Eles são os pequenos órgãos da célula e, como os grandes órgãos, têm áreas de responsabilidade designadas. As organelas celulares incluem mitocôndrias e ribossomos.

As funções das organelas celulares são diferentes; uns produzem materiais de construção, outros garantem a ordem e limpam o “lixo”.
As mitocôndrias são responsáveis ​​pelo fornecimento de energia. Eles têm usado o termo relevante "usinas de energia da célula" por muitos anos. Neles se reúnem todos os componentes necessários à geração de energia para produzir fornecedores de energia biológica para todos os processos que utilizam o que se conhece como respiração celular.

Cada célula do corpo tem uma média 1000-2000 mitocôndrias individuais, então eles constituem cerca de um quarto de toda a célula. Quanto mais energia uma célula precisa para funcionar, mais mitocôndrias ela geralmente possui.
Portanto, as células nervosas e sensoriais, as células musculares e do músculo cardíaco estão entre as que são mais ricas em mitocôndrias do que outras, porque seus processos funcionam quase permanentemente e são extremamente intensivos em energia.

Ilustração de mitocôndrias

1. Mitocôndria
2. Núcleo celular -
   Núcleo
3. Corpo central -
   Nucléolo
4. citoplasma
5. Membrana celular -
   Plasmallem
6. Canal de poro
7. DNA mitocondrial
8. Espaço intermembranar
9. Robisons
10. matriz
11. Grânulo
12. Membrana interna
13. Cristae
14. Membrana externa

Você pode encontrar uma visão geral de todas as imagens do Dr. em: ilustrações médicas

Estrutura de uma mitocôndria

A estrutura de uma mitocôndria é bastante complexa em comparação com outras organelas celulares. Eles têm cerca de 0,5 µm de tamanho, mas também podem ser maiores.

Uma mitocôndria possui duas camadas, uma chamada membrana externa e uma interna. A membrana tem um tamanho de cerca de 5-7 nm.

Leia mais sobre o assunto em: Membrana celular

Essas membranas são diferentes. O externo é oval como uma cápsula e permeável a substâncias através de seus muitos poros. O interior, por outro lado, forma uma barreira, mas pode permitir seletivamente a entrada e a saída de substâncias por meio de muitos canais especiais.
Outra característica especial da membrana interna em comparação com a membrana externa é o seu dobramento, que garante que a membrana interna se projete para o interior da mitocôndria em inúmeras reentrâncias estreitas. Assim, a superfície da membrana interna é significativamente maior do que a externa.
Essa estrutura cria diferentes espaços dentro da mitocôndria, que são importantes para as várias etapas da geração de energia, incluindo a membrana externa, o espaço entre as membranas incluindo as reentrâncias (chamadas de Christae), a membrana interna e o espaço dentro da membrana interna (as chamadas. Matriz, é apenas circundado pela membrana interna).

Diferentes tipos de mitocôndrias

Existem três tipos diferentes de mitocôndrias conhecidas: o tipo sáculo, o tipo crista e o tipo túbulo. A divisão é feita com base nas invaginações da membrana interna no interior mitocondrial. Dependendo da aparência dessas indentações, você pode determinar o tipo. Essas dobras servem para ampliar a superfície (mais espaço para a cadeia respiratória).

O tipo crista tem invaginações finas em forma de faixa. O tipo tubular tem invaginações tubulares e o tipo sacular tem invaginações tubulares com pequenas protrusões.

O tipo Critae é o mais comum. O tipo tubular, principalmente nas células que produzem esteróides. O tipo sacculus é encontrado apenas na zona fasciculada do córtex adrenal.

Um quarto tipo é ocasionalmente mencionado: o tipo de prisma. As invaginações do tipo aparecem triangulares e ocorrem apenas em células especiais (astrócitos) do fígado.

DNA mitocondrial

Além do núcleo da célula como principal local de armazenamento, as mitocôndrias contêm seu próprio DNA. Isso os torna únicos em comparação com as outras organelas celulares. Outra particularidade é que esse DNA está na forma do chamado plasmídeo e não, como no núcleo da célula, na forma de cromossomos.
Esse fenômeno pode ser explicado pela chamada teoria do endossimbionte, que afirma que as mitocôndrias eram células vivas próprias nos tempos primitivos. Em algum ponto, essas mitocôndrias primordiais foram engolidas por organismos unicelulares maiores e, a partir de então, passaram a trabalhar a serviço de outro organismo. Essa colaboração funcionou tão bem que as mitocôndrias perderam as propriedades que as caracterizam como uma forma de vida independente e se integraram à vida celular.
Outro argumento a favor dessa teoria é que as mitocôndrias se dividem e crescem independentemente, sem precisar de informações do núcleo da célula.
Com seu DNA, as mitocôndrias são uma exceção para o resto do corpo, porque o DNA mitocondrial é estritamente herdado da mãe. Eles são entregues com o óvulo da mãe, por assim dizer, e se dividem durante o desenvolvimento do embrião até que cada célula do corpo tenha mitocôndrias suficientes. Seu DNA é idêntico, o que significa que as linhas de herança materna podem ser rastreadas há muito tempo.
Claro, também existem doenças genéticas do DNA mitocondrial, as chamadas mitocondropatias. No entanto, eles só podem ser transmitidos de mãe para filho e geralmente são extremamente raros.

Quais são as características especiais da herança das mitocôndrias?

As mitocôndrias são um compartimento celular que está puramente no lado materno (materno) é herdado. Todos os filhos de uma mãe têm o mesmo DNA mitocondrial (abreviado para mtDNA). Esse fato pode ser usado em pesquisas genealógicas, por exemplo, usando o DNA mitocondrial para determinar se uma família pertence a um povo.

Além disso, as mitocôndrias com seu mtDNA não estão sujeitas a nenhum mecanismo de divisão estrito, como é o caso do DNA dentro de nosso núcleo celular. Embora isso seja duplicado e, em seguida, exatamente 50% seja transferido para a célula filha que é criada, o DNA mitocondrial às vezes é mais e menos replicado no curso do ciclo celular e também é distribuído de forma desigual para as mitocôndrias emergentes da célula filha. As mitocôndrias geralmente contêm de duas a dez cópias do mtDNA em sua matriz.

A origem puramente materna das mitocôndrias pode ser explicada por nossas células germinativas. Como o espermatozóide masculino só transfere sua cabeça quando se funde com o óvulo, que contém apenas o DNA do núcleo da célula, o óvulo materno contribui com todas as mitocôndrias para o desenvolvimento do embrião posterior. A cauda do esperma, na extremidade anterior da qual estão localizadas as mitocôndrias, permanece fora do óvulo, pois serve apenas para movê-lo.

Função da mitocôndria

O termo "usinas de energia da célula" descreve corajosamente a função das mitocôndrias, ou seja, geração de energia.
Todas as fontes de energia dos alimentos são metabolizadas aqui na última etapa e convertidas em energia química ou biologicamente utilizável. A chave para isso é chamada de ATP (trifosfato de adenosina), um composto químico que armazena muita energia e pode liberá-la novamente por meio da decomposição.

O ATP é o fornecedor universal de energia para todos os processos em todas as células, é necessário quase sempre e em qualquer lugar. As últimas etapas metabólicas para a utilização de carboidratos ou açúcares (a chamada respiração celular, veja abaixo) e gorduras (a chamada beta-oxidação) ocorrem na matriz, ou seja, o espaço dentro da mitocôndria.
Em última análise, as proteínas também são usadas aqui, mas já são convertidas em açúcares no fígado e, portanto, também seguem o caminho da respiração celular. As mitocôndrias são, portanto, a interface para a conversão de alimentos em grandes quantidades de energia biologicamente utilizável.

Existem muitas mitocôndrias por célula, aproximadamente você pode dizer que uma célula que precisa de muita energia, como células musculares e nervosas, também tem mais mitocôndrias do que uma célula cujo gasto de energia é menor.

A mitocôndria pode iniciar a morte celular programada (apoptose) por meio da via de sinalização intrínseca (intercelular).

Outra tarefa é o armazenamento de cálcio.

O que é respiração celular?

A respiração celular é um processo quimicamente extremamente complexo para converter carboidratos ou gorduras em ATP, ou seja, o transportador de energia universal, com a ajuda de oxigênio.
É dividido em quatro unidades de processo, que por sua vez consistem em um grande número de reações químicas individuais: glicólise, reação PDH (piruvato desidrogenase), ciclo do ácido cítrico e cadeia respiratória.
A glicólise é a única parte da respiração celular que ocorre no citoplasma, o resto ocorre na mitocôndria. A glicólise já produz pequenas quantidades de ATP, de forma que células sem mitocôndrias ou sem suprimento de oxigênio possam atender às suas necessidades energéticas. Porém, esse tipo de geração de energia é muito menos eficiente em relação ao açúcar utilizado. Dois ATPs podem ser obtidos de uma molécula de açúcar sem mitocôndrias; com a ajuda das mitocôndrias, chega-se a um total de 32 ATPs.
A estrutura da mitocôndria é decisiva para as etapas subsequentes da respiração celular. A reação PDH e o ciclo do ácido cítrico ocorrem na matriz mitocondrial. O produto intermediário da glicólise é transportado ativamente para o interior da mitocôndria por meio de transportadores nas duas membranas, onde pode ser processado posteriormente.
A última etapa da respiração celular, a cadeia respiratória, ocorre então na membrana interna e usa a separação estrita do espaço entre as membranas e a matriz. É aqui que entra em ação o oxigênio que respiramos, que é o último fator importante para o funcionamento da produção de energia.

Leia mais sobre isso em Respiração celular em humanos

Como as mitocôndrias podem ser fortalecidas em sua função?

A tensão física e emocional pode reduzir o desempenho de nossas mitocôndrias e, portanto, de nosso corpo.
Você pode tentar fortalecer suas mitocôndrias com meios simples. Do ponto de vista médico, isso ainda é controverso, mas agora existem alguns estudos que atribuem a alguns métodos um efeito positivo.
Uma dieta balanceada também é importante para as mitocôndrias. Um equilíbrio eletrolítico equilibrado é particularmente relevante. Estes incluem, acima de tudo, sódio e potássio, vitamina B12 suficiente e outras vitaminas B, ácidos graxos ômega3, ferro e a chamada coenzima Q10, que faz parte da cadeia respiratória na membrana interna.
O exercício e o esporte suficientes estimulam a divisão e, consequentemente, a multiplicação das mitocôndrias, pois agora elas precisam gerar mais energia. Isso também é perceptível na vida cotidiana.
Alguns estudos mostram que a exposição ao frio, por ex. chuva fria, promove a divisão das mitocôndrias.
Dietas como dieta cetogênica (evitando carboidratos) ou jejum intermitente são mais controversas. Antes de tais medidas, você deve sempre consultar seu médico de confiança. Principalmente com doenças graves, como Câncer, deve-se ter cautela com esses experimentos. Medidas gerais, como exercícios e uma dieta balanceada, no entanto, nunca prejudicam e têm demonstrado fortalecer as mitocôndrias em nosso corpo.

É possível multiplicar mitocôndrias?

Em princípio, o organismo pode regular a produção de mitocôndrias para cima ou para baixo. O fator decisivo para isso é o atual suprimento de energia do órgão no qual as mitocôndrias serão multiplicadas.
A falta de energia nesses sistemas de órgãos leva, em última análise, ao desenvolvimento dos chamados fatores de crescimento, por meio de uma cascata de várias proteínas que são responsáveis ​​por registrar a falta de energia. O mais conhecido é o PGC –1 - α. Isso, por sua vez, garante que as células do órgão sejam estimuladas a formar mais mitocôndrias para neutralizar a falta de energia, já que mais mitocôndrias também podem fornecer mais energia.

Na prática, isso pode ser conseguido, por exemplo, ajustando a dieta. Se o corpo tem poucos carboidratos ou açúcar disponíveis para fornecer energia, ele muda para outras fontes de energia, como B. gorduras e aminoácidos. No entanto, como seu processamento é mais complicado para o corpo e a energia não pode ser disponibilizada tão rapidamente, o corpo reage aumentando a produção de mitocôndrias.

Em resumo, podemos dizer que uma dieta pobre em carboidratos ou um período de jejum aliado ao treinamento de força estimula fortemente a formação de novas mitocôndrias nos músculos.

Doenças mitocondriais

As doenças mitocondriais são principalmente devidas a defeitos na chamada cadeia respiratória da mitocôndria. Se nossos tecidos forem oxigenados adequadamente, essa cadeia respiratória é responsável por garantir que as células aqui tenham energia suficiente para realizar suas funções e se manter vivas.
Correspondentemente, defeitos nesta cadeia respiratória resultam, em última instância, na morte dessas células. Essa morte celular é particularmente pronunciada em órgãos ou tecidos que dependem de um fornecimento constante de energia. Isso inclui os músculos esqueléticos e cardíacos, bem como nosso sistema nervoso central, mas também os rins e o fígado.

As pessoas afetadas geralmente se queixam de fortes dores musculares após o exercício, têm capacidade mental reduzida ou podem sofrer ataques epilépticos. Também pode ocorrer disfunção renal.

A dificuldade do médico é interpretar corretamente esses sintomas. Como nem todas as mitocôndrias no corpo, e às vezes nem todas as mitocôndrias em uma célula, têm essa função mitocondrial prejudicada, as características podem variar muito de pessoa para pessoa. Na medicina, entretanto, existem complexos de doenças em que vários órgãos são sempre afetados por disfunções.

• No Síndrome de Leigh Por exemplo, ocorre morte celular na área do tronco cerebral e danos aos nervos periféricos. No curso posterior, órgãos como o coração, fígado e rins também se tornam suscetíveis e, por fim, param de funcionar.
• No complexo de sintomas de miopatia, encefalopatia, acidose láctica, episódios semelhantes a derrame, brevemente Síndrome de MELAS, a pessoa em questão sofre de defeitos celulares nos músculos esqueléticos e no sistema nervoso central.

Essas doenças geralmente são diagnosticadas com uma pequena amostra de tecido de um músculo. Esta amostra de tecido é examinada microscopicamente em busca de anormalidades. Se as chamadas “fibras vermelhas irregulares” (um aglomerado de mitocôndrias) estiverem presentes, elas são um grande indicador da presença de uma doença mitocondrial.
Além disso, os componentes da cadeia respiratória são frequentemente examinados quanto à sua função e o DNA mitocondrial é examinado quanto a mutações usando sequenciamento.

O tratamento ou mesmo a cura de doenças mitocondriais atualmente (2017) ainda não é possível.