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4.11: Mitocôndria
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Mitochondria
 
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4.11: Mitochondria

4.11: Mitocôndria

Mitochondria and peroxisomes are organelles that are the primary sites of oxygen usage in eukaryotic cells. Mitochondria carry out cellular respiration—the process that converts energy from food into ATP—the primary form of energy used by cells. Peroxisomes carry out a variety of functions, primarily breaking down different substances such as fatty acids.

Peroxisomes contain up to 50 enzymes and are surrounded by a single membrane. They carry out oxidative reactions that break down molecules and produce hydrogen peroxide (H2O2) as a by-product. H2O2 is toxic to cells, but the peroxisome contains an enzyme—catalase—that converts H2O2 into harmless water and oxygen. In addition, catalase uses H2O2 to break down alcohol in the liver into aldehyde and water. However, since H2O2 is produced in very low quantities in the body, other enzymes primarily degrade alcohol.

A critical function of the peroxisome is to break down fatty acids in a process called β oxidation. The resulting product—acetyl-CoA—is released into the cytosol and can travel to the mitochondria, where it is used to produce ATP. In mammalian cells, the mitochondria also carry out β oxidation, as well as using products from the catabolism of other energy sources, such as glucose, to produce ATP.

Mitochondria are surrounded by a double membrane: a smooth outer membrane, and an inner membrane that has many folds called cristae. Within the inner membrane is a region called the matrix. During cellular respiration, pyruvate from the breakdown of glucose in the cytoplasm travels into the matrix, where it enters the citric acid cycle. Then, oxidative phosphorylation through the electron transport chain occurs in the inner membrane of the mitochondria, resulting in the production of a significant amount of ATP. The cristae increase the surface area of the inner membrane, providing more regions for ATP production.

Both peroxisomes and mitochondria are self-replicating, but mitochondria additionally have their DNA and ribosomes, enabling them to produce their proteins. Mitochondria and peroxisomes are both highly concentrated in cells where they are needed the most. For example, liver cells—which break down toxic substances in the blood—have high numbers of peroxisomes, and muscle cells—which have large energy requirements—are rich in mitochondria.

Mitocôndrias e peroxissomas são organelos que são os principais locais do uso de oxigénio em células eucarióticas. As mitocôndrias realizam respiração celular—o processo que converte energia de alimentos em ATP—a principal forma de energia usada pelas células. Os peroxissomas realizam uma variedade de funções, principalmente decompondo diferentes substâncias, como os ácidos gordos.

Os peroxissomas contêm até 50 enzimas e são rodeados por uma única membrana. Eles realizam reações oxidativas que quebram moléculas e produzem peróxido de hidrogénio (H2O2) como subproduto. H2O2 é tóxico para as células, mas o peroxissoma contém uma enzima—catalase—que converte H2O2 em água e oxigénio inofensivos. Além disso, a catalase usa H2O2 para decompor o álcool no fígado em aldeído e água. No entanto, uma vez que H2O2 é produzido em quantidades muito baixas no corpo, há outras enzimas que degradam principalmente o álcool.

Uma função crítica do peroxissoma é quebrar ácidos gordos em um processo chamado β oxidação. O produto resultante—acetil-CoA—é lançado no citosol e pode viajar para as mitocôndrias, onde é usado para produzir ATP. Nas células mamíferas, as mitocôndrias também realizam β oxidação, bem como o uso de produtos do catabolismo de outras fontes de energia, como a glicose, para produzir ATP.

As mitocôndrias são rodeadas por uma membrana dupla: uma membrana externa lisa, e uma membrana interna que tem muitas dobras chamadas cristas. Dentro da membrana interna há uma região chamada matriz. Durante a respiração celular, o piruvato da quebra da glicose no citoplasma viaja para a matriz, onde entra no ciclo do ácido cítrico. Em seguida, a fosforilação oxidativa através da cadeia de transporte de eletrões ocorre na membrana interna das mitocôndrias, resultando na produção de uma quantidade significativa de ATP. As cristas aumentam a área superficial da membrana interna, proporcionando mais regiões para a produção de ATP.

Tanto os peroxissomas como as mitocôndrias auto-replicam-se, mas as mitocôndrias também têm o seu DNA e ribossomas, permitindo-lhes produzir as suas proteínas. Mitocôndrias e peroxissomas são altamente concentrados em células onde são mais necessários. Por exemplo, as células hepáticas—que quebram substâncias tóxicas no sangue—têm um alto número de peroxissomas e células musculares—que têm grandes requisitos de energia—são ricas em mitocôndrias.


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