As células eucarióticas de organismos vivos realizam continuamente um grande número de reações químicas para viver, crescer, reproduzir e combater doenças.

Todos esses processos requerem energia no nível celular. Cada célula que se envolve em qualquer uma dessas atividades obtém sua energia das mitocôndrias, minúsculas organelas que atuam como potências das células. O singular das mitocôndrias é a mitocôndria. Nos seres humanos, células como os glóbulos vermelhos do sangue não possuem essas organelas minúsculas, mas a maioria das outras células possui um grande número de mitocôndrias. As células musculares, por exemplo, podem ter centenas ou até milhares para satisfazer suas necessidades energéticas.

Quase todo ser vivo que se move, cresce ou pensa que possui mitocôndrias ao fundo, produzindo a energia química necessária. das mitocôndrias

As mitocôndrias são organelas ligadas à membrana, envolvidas por uma membrana dupla. Eles têm uma membrana externa lisa que envolve a organela e uma membrana interna dobrada. As dobras da membrana interna são chamadas de crista, cujo singular é crista, e as dobras são onde ocorrem as reações que criam energia mitocondrial.

A membrana interna contém um fluido chamado matriz enquanto o espaço intermembranar está localizado entre as duas membranas também é preenchida com fluido.

Devido a essa estrutura celular relativamente simples, as mitocôndrias possuem apenas dois volumes operacionais separados: a matriz dentro da membrana interna e o espaço intermembranar. Eles dependem de transferências entre os dois volumes para geração de energia.

Para aumentar a eficiência e maximizar o potencial de criação de energia, as dobras da membrana interna penetram profundamente na matriz.

Como resultado, a membrana interna possui uma grande área de superfície e nenhuma parte da matriz está longe de uma dobra de membrana interna. As dobras e a grande área superficial ajudam na função mitocondrial, aumentando a taxa potencial de transferência entre a matriz e o espaço intermembranar através da membrana interna.
Por que as mitocôndrias são importantes?

Enquanto células únicas originalmente evoluíram sem mitocôndrias ou outros organelos ligados à membrana, organismos multicelulares complexos e animais de sangue quente, como mamíferos, obtêm sua energia da respiração celular com base na função mitocondrial.

Funções de alta energia, como as dos músculos cardíacos ou das aves as asas têm altas concentrações de mitocôndrias que fornecem a energia necessária.

Através da função de síntese de ATP, as mitocôndrias nos músculos e outras células produzem o calor do corpo para manter os animais de sangue quente a uma temperatura constante. É essa capacidade concentrada de produção de energia das mitocôndrias que possibilita as atividades de alta energia e a produção de calor em animais superiores.
Funções mitocondriais

O ciclo de produção de energia nas mitocôndrias depende do transporte de elétrons cadeia juntamente com o ácido cítrico ou ciclo de Krebs.
Leia mais sobre o ciclo de Krebs.

O processo de decomposição de carboidratos, como a glicose, para produzir ATP, é chamado catabolismo. Os elétrons da oxidação da glicose são transmitidos ao longo de uma cadeia de reação química que inclui o ciclo do ácido cítrico.

A energia das reações de redução-oxidação, ou redox, é usada para transferir prótons para fora da matriz para onde as reações estão ocorrendo. Lugar, colocar. A reação final na cadeia da função mitocondrial é aquela na qual o oxigênio da respiração celular sofre redução para formar água. Os produtos finais das reações são água e ATP.

As principais enzimas responsáveis pela produção de energia mitocondrial são: nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato (NADP), nicotinamida adenina dinucleotídeo (NAD), adenosina difosfato (ADP) e flavina adenina dinucleotídeo (FAD).

Eles trabalham juntos para ajudar a transferir prótons de moléculas de hidrogênio na matriz através da membrana mitocondrial interna. Isso cria um potencial químico e elétrico através da membrana, com os prótons retornando à matriz através da enzima ATP sintase, resultando na fosforilação e produção de adenosina trifosfato (ATP).
Leia sobre a estrutura e função do ATP.

A síntese de ATP e as moléculas de ATP são os principais portadores de energia nas células e podem ser usadas pelas células para a produção dos produtos químicos necessários para os organismos vivos.
••• Ciência

Além de produtoras de energia, as mitocôndrias podem ajudar na sinalização de célula a célula através da liberação de cálcio.
As mitocôndrias têm a capacidade de armazenar cálcio na matriz e pode liberá-lo quando certas enzimas ou hormônios estão presentes. Como resultado, as células que produzem esses produtos químicos desencadeantes podem ver o sinal do aumento do cálcio pela liberação pelas mitocôndrias.

No geral, as mitocôndrias são um componente vital das células vivas, ajudando nas interações celulares, distribuindo produtos químicos complexos e produzindo o ATP que forma a base energética de toda a vida.
As membranas mitocondriais internas e externas

A membrana dupla mitocondrial tem funções diferentes para a membrana interna e externa e para as duas membranas e é composta de substâncias diferentes .

A membrana mitocondrial externa envolve o fluido do espaço intermembranar, mas precisa permitir que substâncias químicas que as mitocôndrias precisam passar através dela. As moléculas de armazenamento de energia produzidas pelas mitocôndrias precisam ser capazes de deixar a organela e fornecer energia para o resto da célula.

Para permitir essas transferências, a membrana externa é composta de fosfolipídios e estruturas de proteínas chamadas porinas
que deixam pequenos orifícios ou poros na superfície da membrana.

O espaço intermembranar contém fluido que possui uma composição semelhante à do citosol que compõe o fluido da célula circundante.

Pequenas moléculas, íons, nutrientes e a molécula de ATP transportadora de energia produzida pela síntese de ATP podem penetrar na membrana externa e fazer a transição entre o fluido do espaço intermembranar e o citosol.

O interior a membrana possui uma estrutura complexa com enzimas, proteínas e gorduras, permitindo que apenas água, dióxido de carbono e oxigênio passem livremente pela membrana.

Outras moléculas, incluindo proteínas grandes, podem penetrar na membrana, mas somente através de proteínas especiais de transporte que limitar sua passagem. A grande área superficial da membrana interna, resultante das dobras da crista, oferece espaço para todas essas estruturas químicas e de proteínas complexas.

Seu grande número permite um alto nível de atividade química e uma produção eficiente de energia.

O processo pelo qual a energia é produzida através de transferências químicas através da membrana interna é chamado de fosforilação oxidativa
.

Durante esse processo, a oxidação de carboidratos nas mitocôndrias bombeia prótons através a membrana interna da matriz para o espaço intermembranar. O desequilíbrio nos prótons faz com que os prótons se difundam de volta através da membrana interna para a matriz através de um complexo enzimático que é uma forma precursora de ATP e é chamado ATP sintase. a base para a síntese de ATP e produz moléculas de ATP, o principal mecanismo de armazenamento de energia nas células.
O que há na matriz?

O fluido viscoso dentro da membrana interna é chamado de matriz.

Interage com a membrana interna para desempenhar as principais funções produtoras de energia das mitocôndrias. Ele contém as enzimas e substâncias químicas que participam do ciclo de krebs para produzir ATP a partir de glicose e ácidos graxos.

A matriz é onde o genoma mitocondrial composto de DNA circular é encontrado e onde os ribossomos estão localizados. A presença de ribossomos e DNA significa que as mitocôndrias podem produzir suas próprias proteínas e se reproduzir usando seu próprio DNA, sem depender da divisão celular.

Se as mitocôndrias parecem pequenas, células completas por si mesmas, é porque provavelmente eram células separadas em um ponto em que células isoladas ainda estavam evoluindo.
As bactérias semelhantes às mitocôndrias entraram em células maiores como parasitas e foram autorizadas a permanecer porque o arranjo era mutuamente benéfico.

as bactérias foram capazes de se reproduzir em um ambiente seguro e forneceram energia para a célula maior. Ao longo de centenas de milhões de anos, as bactérias se integraram aos organismos multicelulares e evoluíram para as mitocôndrias de hoje.

Por serem encontradas nas células animais de hoje, elas formam uma parte essencial da evolução humana precoce.

Como as mitocôndrias se multiplicam de forma independente com base no genoma mitocondrial e não participam da divisão celular, novas células simplesmente herdam as mitocôndrias que estão na sua parte do citosol quando a célula se divide.

Essa função é importante para a reprodução de organismos superiores, incluindo seres humanos, porque os embriões se desenvolvem a partir de um óvulo fertilizado.

O óvulo da mãe é grande e contém muitas mitocôndrias em seu citosol enquanto o esperma fertilizante do pai tem quase nenhum. Como resultado, as crianças herdam suas mitocôndrias e seu DNA mitocondrial de sua mãe.

Através da função de síntese de ATP na matriz e da respiração celular através da membrana dupla, as mitocôndrias e a função mitocondrial são um componente essencial do animal. células e ajudam a tornar a vida possível.

A estrutura celular com organelas ligadas à membrana teve um papel importante na evolução humana e as mitocôndrias deram uma contribuição essencial.