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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 entre as membranas mitocondriais interna e externa, denominados sítios de contato.
Para que uma proteína celular chegue até a mitocôndria e se estabeleça na sua matriz são necessários eventos de sinalização celular. As proteínas de origem nuclear normalmente possuem peptídios de sinalização que endereçam a cadeia protéica para a matriz da mitocôndria. As proteínas atravessam as membranas impulsionadas por um gradiente eletroquímico existente entre as faces da membrana mitocondrial interna e pela energia do ATP, num estado desdobrado que facilita o transporte. Já na matriz, a proteína pode associar-se à outras subunidades mitocondriais e atinge a sua conformação efetiva. A maior parte dos lipídios mitocondriais são importados de outros compartimentos celulares. Os lipídios, sintetizados no retículo endoplasmático liso, são prontamente aderidos à membrana mitocondrial interna. A mitocôndria pode realizar simples modificações nessas moléculas, podendo também atuar na conversão de lipídios importados em cardiolipina, que constitui 20% dos lípides de sua membrana interna. O caráter procariótico do sistema genético das mitocôndrias, bem como dos cloroplastos, sugere que essas organelas originaram-se de bactérias endocitadas há mais de um bilhão de anos, quando o oxigênio atmosférico terrestre atingiu níveis elevados. De fato, evidencia-se uma grande semelhança entre o funcionamento e constituição das mitocôndrias e bactérias.
Segundo essa hipótese, as células eucarióticas iniciaram sua existência estabelecendo uma relação endossimbiótica com uma bactéria, responsável pelo sistema de fosforilação oxidativa. Ela seria uma bactéria púrpura fotossintetizante que teria perdido a capacidade fotossintética, se especializando na cadeia respiratória. Durante a evolução eucariótica, ocorreu uma grande transferência de genes das mitocôndrias para o núcleo celular, com o objetivo de favorecer a mitocôndria na execução de uma única função principal: o fornecimento energético. Isso explica a importação de proteínas citoplasmáticas e a existência de algumas sequências não codificantes no DNA nuclear, correspondendo ao DNA importado recentemente e sem função. A teoria ainda abre espaço para explicar a presença de duas membranas lipídicas na organela. A membrana mitocondrial interna seria originária da membrana da bactéria endocitada, enquanto a membrana mitocondrial externa seria derivada da própria membrana celular. AUTODUPLICAÇÃO As mitocôndrias sempre se originam de outras pré-existentes por fissão, podendo também fundirem-se umas com as outras. Os processos de duplicação e fusão são controlados e capazes de manter um número sempre estável de mitocôndrias por célula.
O número de mitocôndrias pode ser ainda regulado de forma adaptativa; o músculo esquelético submetido a esforço prolongado, por exemplo, possui 5 a 10 vezes mais mitocôndrias.
O DNA mitocondrial se duplica durante a intérfase, mas não só neste período, e em tempos diferentes se comparadas as mitocôndrias de uma mesma célula. A duplicação se assemelha àquela observada nas bactérias
HERANÇA GENÉTICA
Em seres inferiores, como as leveduras, a herança do DNA mitocondrial é biparental, ou seja, proveniente dos dois organismos formadores.
Já nos seres onde ocorre maior especialização do sistema reprodutor, a herança mitocondrial encontra-se sempre no óvulo, e nunca no espermatozóide; isso implica que a herança é uniparental, ou mais especificamente, materna.
- Postado por: Cah às 15h16 [ ] [ envie esta mensagem ] Qualquer mitocôndria é formada por duas unidades de membrana 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 nm, 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.
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.
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.
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.
- Postado por: Cah às 15h16 [ ] [ envie esta mensagem ] |
