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Mitocôndria

Estrutura e papel das mitocôndrias. Membrana externa, membrana interna, cristas, porinas etc.

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Transcrição de vídeo

RKA - Nesse vídeo, vamos mergulhar no mundo das mitocôndrias, o que talvez seja minha organela favorita. Vamos fazer uma pequena revisão do que são as mitocôndrias, e então, vamos nos aprofundar um pouco mais e detalhar sua estrutura. Então, para estudar sobre as mitocôndrias, vamos pensar em uma célula, e não apenas em uma célula qualquer, mas sim uma célula eucarionte. Então, essa é a membrana celular. E quando as pessoas falam sobre eucariota, ou uma célula eucarionte, eles tipicamente dizem: "ah sim, se trata de uma célula que tem o seu DNA em um núcleo delimitado por uma membrana". Claro, isso é verdade. Então, vamos fazer o núcleo delimitado por uma membrana. Essa é a nossa membrana nuclear. Você tem o seu DNA aqui, então vamos desenhar um pouco de DNA. Mas, quando falamos de células eucariontes, não estamos falando apenas de um núcleo delimitado por uma membrana, também estamos falando de outras organelas delimitadas por uma membrana. Por exemplo, a mitocôndria, que é uma organela que é muito importante para a célula e que possui uma membrana delimitando. Então, vamos desenhar algumas mitocôndrias aqui, e já vou falar um pouco mais sobre o que são essas pequenas linhas onduladas que estou desenhando dentro das mitocôndrias, ok? Na verdade, você consegue ver algumas imagens espalhadas pela internet com um pouco mais de sofisticação. Mas, uma coisa que a gente tem que falar sobre as mitocôndrias, é que elas são verdadeiras fábricas de ATP para a célula. Eu sei que você já deve ter visto isso antes em algum vídeo da Khan, ou em algum outro lugar, mas não custa nada relembrar. Então, vamos apenas dizer que as mitocôndrias são fábricas de ATP, ok? Se você assistiu os vídeos de ATP ou respiração celular, ou ainda outros vídeos, eu sempre falei que o ATP, ou adenosina trifosfato, é a fonte de energia para a célula que, quando está em sua forma ATP, se trata de energia armazenada, uma espécie de pilha. Se um dos fosfatos se desliga do conjunto, ocorre a liberação de energia, e é isso que o seu corpo usa para fazer todos os tipos de coisas, desde o movimento a qualquer coisa que você possa imaginar que você possa fazer com o seu corpo. Então, você já consegue perceber a importância da mitocôndria no que diz respeito ao processo de liberação de energia para célula fazer o que tem que fazer. E é por isso que você vai encontrar mais mitocôndrias em coisas como células musculares, já que são coisas que precisam usar muita energia. Mas, antes de falar sobre a estrutura da mitocôndria, eu quero falar sobre o seu passado fascinante, porque pensamos sempre em célula como a unidade mais básica da vida, não é? Isso, de fato, é verdade, de acordo com a teoria celular. No entanto, existe uma teoria muito interessante sobre como as mitocôndrias entraram em nossas células. Na verdade, os antecessores das mitocôndrias, os ancestrais de nossas mitocôndrias eram livres, organismos independentes, microrganismos. Então, nossas mitocôndrias são descendentes de microrganismos bacterianos semelhantes, que poderiam viver por conta própria, e que talvez eles eram muito bons em processar energia, talvez eles eram até bons em outras coisas. Mas, em algum momento do passado evolucionário, eles foram ingeridos pelos antepassados das nossas células, e em vez de simplesmente serem engolidas e despedaçadas, algo como ser digerida e comida, as células possivelmente pensaram algo do tipo: "espere, e se essas coisas ficarem por aqui? Nós seremos mais propensos a sobreviver, porque elas são capazes de ajudar a processar glicose, ou ainda ajudar a gerar mais energia para outras coisas". Claro, as células não pensaram no sentido da palavra pensar, mas isso é uma ideia do que pode ter acontecido. Além disso, essa é a possibilidade de como as células foram capazes de viver em simbiose com as mitocôndrias, ou pré-mitocôndrias, as mitocôndrias antepassadas, dando para elas um espaço para elas viverem. As células que fizeram isso através da seleção natural originaram as células eucariontes que conhecemos hoje, onde mitocôndrias vivem uma espécie de simbiose com a célula. Bem, essa é uma ideia muito boa para se pensar em como surgiram as células eucariontes e as mitocôndrias. Mas, vamos parar de falar sobre isso agora, e vamos apenas falar sobre o presente. Vamos falar sobre como é a estrutura real das mitocôndrias. Inicialmente, eu vou fazer uma representação bem simplificada de como é uma mitocôndria, e eu vou fazer um desenho de uma seção transversal, como se estivéssemos cortando a mitocôndria pela metade. Então, o que eu desenhei bem aqui, seria membrana externa da mitocôndria. Então, deixe-me escrever isso aqui, membrana externa. Essa membrana aqui possui bicamadas de fosfolipídios. Então, vamos dar um zoom aqui pra ver um pouco melhor como é essa bicamada fosfolipídica, ok? Então, temos aqui as cabeças hidrofílicas viradas para fora, aqui também tem as cabeças hidrofílicas viradas para fora, e as suas caudas hidrofóbicas viradas para dentro. Assim, temos algo mais ou menos dessa forma. Por isso, são duplas camadas de fosfolipídios. Mas, nessas camadas, não tem apenas fosfolipídios, essas membranas tem outros vários tipos de proteínas. Células são estruturas tão complexas, que até mesmo organelas, como as mitocôndrias, são coisas fascinantes. Elas têm subestruturas para elas, vários tipos de proteínas interessantes, enzimas ligadas às suas membranas, que são capazes de ajudar a regular o que está acontecendo dentro, e fora dessas organelas. E uma das proteínas que tem na membrana externa das mitocôndrias, são chamadas de "porinas". E porinas não são encontradas apenas nas mitocôndrias, mas elas são do tipo de proteínas de canais. Elas estão estruturadas para formar o canal, uma espécie de um túnel na membrana externa. Então, vou tentar desenhar da melhor forma possível. Essas aqui são as porinas, e o que é interessante sobre as porinas, é que elas não permitem que moléculas grandes passem tranquilamente, mas as moléculas pequenas, como açúcares ou íons, podem passar livremente através das porinas. E, por causa disso, a sua concentração de íons, bem, eu deveria realmente dizer, suas pequenas concentrações de moléculas, tendem a ser semelhante em ambos os lados dessa membrana, em ambos os lados dessa membrana exterior. Mas essa daqui não é a única a membrana delimitando uma mitocôndria. Temos também uma membrana interna, temos aqui a nossa membrana interna, e vou tentar desenhar isso aqui, também, da melhor forma possível. Mas, se quiser uma representação melhor sobre isso, dê uma breve procurada em um livro, ou aí, na internet. Enfim, essa daqui é a membrana interna, vamos escrever isso aqui. Membrana interna. Uma coisa interessante é que, enquanto a membrana externa é lisa, a membrana interna tem pregas, que nem essas daqui. E isso serve para aumentar a área de sua superfície. E a área superficial é muito importante para membrana interna, porque os processos de transporte de elétrons da cadeia ocorrem essencialmente através dessa membrana. Então, quanto maior for a sua área, maior será o transporte de elétrons. Ah sim, claro, essas dobras têm nome. Elas são chamadas de "cristas". Vamos escrever isso aqui também. Então, essas aqui são as cristas. Essas cristas são apenas dobras da membrana interna, mas a membrana interna também tem uma camada dupla de fosfolipídio. É bom falar também que, entre a membrana externa e a membrana interna, temos uma região que possui um nome bem criativo, é o "espaço intermembranar". Tá, não é um nome tão criativo assim. Graças às porinas, a concentração de pequenas moléculas nesse espaço intermembranar, vai ser muito semelhante às concentrações do lado de fora da mitocôndria, no citosol. Mas e dentro da membrana interior? Bem, como a membrana interior não tem porina, a concentração vai ser realmente diferente em ambos os lados, mas isso é bom, porque essa diferença de concentração é essencial para o transporte de elétrons. A cadeia de transporte de elétrons realmente culmina com o hidrogênio. Um gradiente de íons de hidrogênio é construído entre os dois lados, e então esse gradiente diminui através de uma proteína chamada "ATP sintase", que é quem ajuda a sintetizar o ATP. Mas vamos falar mais sobre isso mais à frente, ok? Então, vamos terminar de falar sobre as diferentes partes de uma mitocôndria, que é o foco desse vídeo. Dentro da membrana interna, tem essa área bem aqui, que é chamada de "matriz". Então, temos a matriz aqui. Ela é chamada de matriz porque ela realmente tem uma concentração muito maior de proteína. Na verdade, até mais viscosa do que o citosol, que estaria fora da mitocôndria. Quando nós falamos sobre respiração celular, tem muitas fases que ocorrem aqui na matriz. A glicólise, por outro lado, que é o processo da respiração celular ocorre no citosol. Então, deixe eu escrever isso aqui. A glicólise ocorre aqui, no citosol. Mas as outras principais fases da respiração celular, lembre-se que falamos sobre o ciclo do ácido cítrico, também conhecido como "ciclo de Krebs", não foi? Então, isso está ocorrendo na matriz. Assim, o ciclo de Krebs está ocorrendo aqui na matriz. Eu disse também que a cadeia de transporte de elétrons é realmente a principal responsável pela produção da maior parte do ATP. E isso está ocorrendo por meio das proteínas, que estão na membrana interna, ou nas cristas, bem aqui. Ok, tem um detalhe bem importante para falar agora. Eu falei anteriormente que talvez as mitocôndrias sejam descendentes de uma forma de vida antiga, não foi? Então, por ser uma forma de vida independente, ela teria que guardar alguma informação, e com isso transmitir a sua informação genética. Bem, ao que parece, as mitocôndrias tem a sua própria informação genética, elas têm o DNA mitocondrial. E, sem dúvida, essa é uma das partes mais fascinantes da mitocôndria. O interessante também é que, muitas vezes, elas fazem várias cópias do mesmo material genético. Além disso, as sequências do DNA mitocondrial são muito parecidas com DNA bacteriano. Na verdade, ele tem muito em comum com o DNA bacteriano, e é por isso que pensamos que o ancestral mitocondrial, que viveu de forma independente, foi provavelmente uma forma de bactéria ou algo relacionado com as bactérias. Portanto, isso aqui seria o DNA mitocondrial. Assim, de todo o DNA que está dentro de você, a maior parte dele, claro, sem dúvida, está em seu DNA nuclear. Mas, você ainda tem um pouco de DNA em sua mitocôndria. E o que é interessante, é que o seu DNA mitocondrial, sua mitocôndria, são herdados essencialmente do lado de sua mãe, porque quando um óvulo é fertilizado, um óvulo humano tem toneladas de mitocôndrias nele. E, obviamente, não estou desenhando todas as coisas do óvulo humano aqui. Obviamente, temos um núcleo e tudo isso, ok? O esperma, por outro lado, tem algumas mitocôndrias nele, mas você poderia imaginar o que ele precisa ser capaz de fazer para vencer essa luta muito competitiva para chegar a fertilizar o óvulo, não é? Mas a teoria atual diz que grande parte, ou quem sabe até todas as mitocôndrias presentes nesse esperma, é digerida ou dissolvida, uma vez que ele entra no óvulo. De qualquer forma, você tem que lembrar que o próprio óvulo tem mais mitocôndrias, e que o DNA e sua mitocôndria vem sua mãe ou, essencialmente, do lado de sua mãe. E o legal é que o DNA mitocondrial é usado para tentar rastrear um tipo de Eva antiga, uma mãe comum a todos. E as pessoas, quando falam sobre isso, estão olhando para o DNA mitocondrial, e isso é algo realmente fascinante. Outro detalhe que temos que observar, e que eu já falei anteriormente, e você obviamente já sabe, que se você tem em seu DNA, você é capaz de sintetizar um pouco do seu próprio RNA, seus próprios ribossomos. Então, se a mitocôndria tem o seu próprio DNA, então, em seu interior, também tem ribossomos. Mas elas não são capazes de sintetizar todas as proteínas que estão na mitocôndria. Muitas ainda são sintetizadas, ou codificadas, por seu DNA nuclear. Na verdade, elas são sintetizadas fora da mitocôndria, e depois, fazem o seu caminho para as mitocôndrias. Não há dúvidas que as mitocôndrias são coisas realmente fascinantes. Elas são essas pequenas criaturas que vivem em simbiose em nossas células e ainda são capazes de se replicar, e isso é realmente algo fascinante. Bem, como eu disse antes, isso daqui é apenas uma representação, o modelo bem simplificado de uma mitocôndria. Mas se você olhar uma micrografia, uma imagem de uma mitocôndria, vai ver que ela realmente se parece muito com essa representação. Podemos observar as dobras, que são as cristas, nas duas imagens aqui. Mas quando observamos uma imagem mais sofisticada, a visualização que nós temos não é a de simples dobras da membrana interna, mas são espécies de ganchos na matriz, espécies de túneis que ligam o espaço dentro das cristas com o espaço intermembranar. E eu gosto de pensar sobre isso, porque faz você perceber que, apesar de termos uma noção clara de que as mitocôndrias são, de fato, fábricas da ATP, e vimos isso sempre em livros didáticos, ainda existe muita pesquisa sendo feita a respeito. Então, se trata de uma área de investigação em aberto, principalmente, porque ainda está buscando entender como as mitocôndrias funcionam e como estão estruturadas. Esse modelo, que temos aqui em cima, no qual você vê essas cristas, tipo entrando e saindo de lados diferentes, na verdade, já não é o modelo atualmente aceito como estruturação das mitocôndrias. O modelo atual seria algo mais parecido com isso, onde você tem essa junções de cristas. Então, se eu fosse desenhar um corte transversal, onde isso aqui seria a membrana externa, e essa daqui a membrana interna, eu só deveria desenhar esses túneis e esse espaço aqui, ao invés das cristas anteriores. Essa seria a representação mais aceita atualmente. Então, eu espero que você aprecie a biologia, e sempre que você ler alguma coisa em um livro, você possa pensar e refletir fazendo sempre seguintes perguntas: como as pessoas chegam a estas conclusões sobre o que tem no interior dessa estrutura? Como essa estrutura funciona? Será que as pessoas ainda pensam dessa forma? Afinal, qual é a estrutura real? Isso é bom para você refletir sobre a biologia. E, claro, você também não pode deixar de se perguntar sobre a própria organela. Seja curioso, por exemplo, sobre o que faz uma mitocôndria ser uma organela, ou, ainda, como ela consegue fazer todas as coisas que faz e que precisa fazer. Enfim, era isso que eu queria falar nesse vídeo, e espero que você tenha gostado.