Mitocôndria , organela ligada à membrana encontrada no citoplasma de quase todos eucariótico células (células com núcleos claramente definidos), cuja função principal é gerar grandes quantidades de energia na forma de trifosfato de adenosina (ATP). As mitocôndrias são tipicamente de formato redondo a oval e variam em tamanho de 0,5 a 10 μm. Além de produzir energia, as mitocôndrias armazenam cálcio para atividades de sinalização celular, geram calor e medeiam o crescimento e a morte celular. O número de mitocôndrias por célula varia amplamente; por exemplo, em humanos, os eritrócitos (glóbulos vermelhos) não contêm nenhuma mitocôndria, enquanto as células do fígado e as células musculares podem conter centenas ou mesmo milhares. O único organismo eucariótico conhecido por não ter mitocôndrias é a oximônada Monocercomonoides espécies. As mitocôndrias são diferentes de outras organelas celulares porque têm duas membranas distintas e um genoma único e se reproduzem por fissão binária; essas características indicam que as mitocôndrias compartilham um passado evolutivo com procariontes (organismos unicelulares).
mitocôndrias As mitocôndrias (vermelhas) são encontradas em todo o citoplasma de quase todas as células eucarióticas (o núcleo da célula é mostrado em azul; o citoesqueleto é mostrado em amarelo). defun / iStock.com
A mitocôndria é uma organela redonda a oval encontrada nas células de quase todas eucariótico organismos. Produz energia, conhecida como ATP , para a célula por meio de uma série de reações químicas.
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Conhecidas como a força motriz da célula, as mitocôndrias produzem a energia necessária para a sobrevivência e funcionamento da célula. Por meio de uma série de reações químicas, as mitocôndrias quebram a glicose em uma molécula de energia conhecida como trifosfato de adenosina (ATP), que é usado para alimentar vários outros processos celulares. Além de produzir energia, as mitocôndrias armazenam cálcio para sinalização celular, geram calor e estão envolvidas no crescimento celular e morte .
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As mitocôndrias são encontradas nas células de quase todos os eucariótico organismo, incluindo plantas e animais . As células que requerem muita energia, como as células musculares, podem conter centenas ou milhares de mitocôndrias. Alguns tipos de células, como os glóbulos vermelhos, carecem totalmente de mitocôndrias. Como organismos procarióticos, bactérias e arquéias não possuem mitocôndrias.
A membrana mitocondrial externa é livremente permeável a pequenas moléculas e contém canais especiais capazes de transportar moléculas grandes. Em contraste, a membrana interna é muito menos permeável, permitindo que apenas moléculas muito pequenas cruzem para a matriz em forma de gel que compõe a massa central da organela. A matriz contém o ácido desoxirribonucléico (DNA) do genoma mitocondrial e as enzimas do ciclo de ácido tricarboxílico (TCA) (também conhecido como o ciclo do ácido cítrico , ou ciclo de Krebs), que metaboliza nutrientes em subprodutos que a mitocôndria pode usar para a produção de energia. Os processos que convertem esses subprodutos em energia ocorrem principalmente na membrana interna, que é dobrada em dobras conhecidas como cristas, que abrigam os componentes protéicos do principal sistema de geração de energia das células, a cadeia de transporte de elétrons (ETC). O ETC usa uma série de reações de oxidação-redução para mover elétrons de um componente de proteína para o próximo, produzindo finalmente energia livre que é aproveitada para conduzir a fosforilação de ADP (difosfato de adenosina) em ATP. Esse processo, conhecido como acoplamento quimiosmótico de fosforilação oxidativa, alimenta quase todas as atividades celulares, incluindo aquelas que geram o movimento muscular e alimentam as funções cerebrais.
visão geral básica dos processos de produção de ATP Os três processos de produção de ATP incluem glicólise, o ciclo do ácido tricarboxílico e a fosforilação oxidativa. Nas células eucarióticas, os dois últimos processos ocorrem dentro das mitocôndrias. Os elétrons que passam pela cadeia de transporte de elétrons, em última análise, geram energia livre, capaz de conduzir a fosforilação do ADP. Encyclopædia Britannica, Inc.
A maioria das proteínas e outras moléculas que compõem as mitocôndrias se originam na célula núcleo . No entanto, 37 genes estão contidos no genoma mitocondrial humano, 13 dos quais produzem vários componentes da ETC. O DNA mitocondrial (mtDNA) é altamente suscetível a mutações, principalmente porque não possui o robusto Mecanismos de reparo de DNA comuns ao DNA nuclear. Além disso, a mitocôndria é um importante local para a produção de espécies reativas de oxigênio (ROS; ou radicais livres) devido à alta propensão para liberação aberrante de elétrons livres. Enquanto várias proteínas antioxidantes diferentes dentro da mitocôndria eliminam e neutralizam essas moléculas, algumas ROS podem causar danos ao mtDNA. Além disso, certos produtos químicos e agentes infecciosos, bem como álcool Abuso , pode danificar o mtDNA. No último caso, a ingestão excessiva de etanol satura as enzimas de desintoxicação, fazendo com que elétrons altamente reativos vazem da membrana interna para o citoplasma ou para a matriz mitocondrial, onde se combinam com outras moléculas para formar vários radicais.
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mitocôndria; músculo estriado Uma micrografia eletrônica de transmissão mostrando uma fibra muscular estriada humana parcialmente contraída. Largas bandas vermelhas contêm filamentos de actina e miosina, enquanto as mitocôndrias (verdes) fornecem a energia necessária para a contração muscular. SERCOMI — BSIP / age fotostock
Em muitos organismos, o genoma mitocondrial é herdado pela mãe. Isso ocorre porque o óvulo da mãe doa a maior parte do citoplasma ao embrião, e as mitocôndrias herdadas do pai esperma geralmente são destruídos. Existem inúmeras doenças mitocondriais herdadas e adquiridas. As doenças hereditárias podem surgir de mutações transmitidas no DNA nuclear materno ou paterno ou no mtDNA materno. A disfunção mitocondrial herdada e adquirida está implicada em várias doenças, incluindo Doença de Alzheimer e doença de Parkinson. Suspeita-se que o acúmulo de mutações do mtDNA ao longo da vida de um organismo desempenha um papel importante na envelhecimento , bem como no desenvolvimento de certos cânceres e outras doenças. Porque as mitocôndrias também são um componente central da apoptose (morte celular programada), que é rotineiramente usado para livrar o corpo de células que não são mais úteis ou funcionam corretamente, disfunção mitocondrial que inibe a morte celular pode contribuir para o desenvolvimento de Câncer .
A herança materna do mtDNA provou ser vital para a pesquisa sobre evolução humana e migração . A transmissão materna permite que semelhanças herdadas em gerações de descendentes sejam rastreadas em uma única linha de ancestrais por muitas gerações. A pesquisa mostrou que os fragmentos do genoma mitocondrial transportados por todos os humanos vivos hoje podem ser rastreados até uma única mulher ancestral que viveu entre 150.000 e 200.000 anos atrás. Os cientistas suspeitam que essa mulher viveu entre outras mulheres, mas que o processo de deriva genética (flutuações fortuitas na frequência do gene que afetam a constituição genética de pequenas populações) fez com que seu mtDNA substituísse aleatoriamente o de outras mulheres à medida que a população evoluía. Variações no mtDNA herdadas por gerações subsequentes de humanos ajudaram os pesquisadores a decifrar as origens geográficas, bem como as migrações cronológicas de diferentes populações humanas. Por exemplo, estudos do genoma mitocondrial indicam que humanos que migraram da Ásia para as Américas 30.000 anos atrás podem ter ficado presos em Beringia, uma vasta área que incluía uma ponte de terra no atual Estreito de Bering, por até 15.000 anos antes chegando nas Américas.
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