Mitocôndria

Estrutura

Uma mitocôndria contém duas membranas. Estas são feitas de camadas duplas de fosfolípidos e proteínas. As duas membranas têm propriedades diferentes. Devido a esta organização de membrana dupla, existem cinco compartimentos distintos dentro da mitocôndria. Eles são:

1. a membrana mitocondrial externa,
2. o espaço intermembrana (o espaço entre as membranas externa e interna),
3. a membrana mitocondrial interna,
4. o espaço de cristae (formado por infoldings da membrana interna), e
5. a matriz (espaço dentro da membrana interna). As mitocôndrias são organelas pequenas, esféricas ou cilíndricas. Geralmente uma mitocôndria tem 2,8 mícrons de comprimento e cerca de 0,5 mícrons de largura. é cerca de 150 vezes menor do que o núcleo. Há cerca de 100-150 mitocôndrias em cada célula.

Função

O principal papel da mitocôndria na célula é tomar glicose e usar a energia armazenada em suas ligações químicas para fazer ATP em um processo chamado respiração celular. Há 3 etapas principais neste processo: glicólise, o ciclo do ácido cítrico ou ciclo de Krebs, e a Síntese de ATP. Este ATP é liberado da mitocôndria e quebrado pelas outras organelas da célula para alimentar suas próprias funções.

DNA

Pensa-se que as mitocôndrias já foram bactérias independentes, e se tornaram parte das células eucarióticas ao serem engolidas, um processo chamado endosimbiose.

A maior parte do DNA de uma célula está no núcleo celular, mas a mitocôndria tem seu próprio genoma independente. Além disso, seu DNA mostra uma semelhança substancial com os genomas bacterianos.

O estenógrafo do DNA mitocondrial é mDNA ou mtDNA. Ambos têm sido usados por pesquisadores.

Herança

A mitocôndria se divide por fissão binária semelhante à divisão das células bacterianas. Nas eucariotas unicelulares, a divisão das mitocôndrias está ligada à divisão celular. Esta divisão deve ser controlada para que cada célula filha receba pelo menos uma mitocôndria. Em outras eucariotas (em humanos, por exemplo), as mitocôndrias podem replicar seu DNA e dividir-se em resposta às necessidades energéticas da célula, em vez de estarem em fase com o ciclo celular.

Os genes mitocondriais de um indivíduo não são herdados pelo mesmo mecanismo que os genes nucleares. A mitocôndria, e portanto o DNA mitocondrial, geralmente vem apenas do ovo. As mitocôndrias dos espermatozóides entram no óvulo, mas são marcadas para posterior destruição. A célula do óvulo contém relativamente poucas mitocôndrias, mas são estas mitocôndrias que sobrevivem e se dividem para povoar as células do organismo adulto. As mitocôndrias são, portanto, na maioria dos casos, herdadas pela linha feminina, conhecida como herança materna. Este modo é verdadeiro para todos os animais, e para a maioria dos outros organismos. Entretanto, a mitocôndria é herdada paternalmente em algumas coníferas, embora não em pinheiros ou teixos.

Uma única mitocôndria pode conter 2-10 cópias de seu DNA. Por esta razão, pensa-se que o DNA mitocondrial se reproduza por fissão binária, produzindo assim cópias exatas. Entretanto, há algumas evidências de que mitocôndrias animais podem sofrer recombinação. Se a recombinação não ocorrer, toda a seqüência de DNA mitocondrial representa um único genoma haplóide, o que o torna útil para o estudo da história evolutiva das populações.

Estudos genéticos da população

A quase ausência de recombinação no DNA mitocondrial torna-o útil para a genética populacional e a biologia evolutiva. Se todo o DNA mitocondrial for herdado como uma única unidade haplóide, as relações entre o DNA mitocondrial de diferentes indivíduos podem ser vistas como uma árvore genealógica. Os padrões nestas árvores genealógicas podem ser usados para inferir a história evolutiva das populações. O exemplo clássico disto é onde o relógio molecular pode ser usado para dar uma data para a chamada Vésperamitocondrial. Isto é freqüentemente interpretado como um forte apoio para a propagação dos humanos modernos para fora da África. Outro exemplo humano é o seqüenciamento do DNA mitocondrial dos ossos de Neanderthal. A distância evolucionária relativamente grande entre as seqüências de DNA mitocondrial de Neandertais e humanos vivos é evidência de uma falta geral de reprodução entre Neandertais e humanos anatômicos-modernos.

Entretanto, o DNA mitocondrial reflete apenas a história das fêmeas em uma população. Ele pode não representar a história da população como um todo. Em certa medida, podem ser usadas seqüências genéticas paternais do cromossomo Y. Em um sentido mais amplo, apenas estudos que também incluam DNA nuclear podem fornecer uma história evolutiva abrangente de uma população.

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