O que é a mitocôndria
A mitocôndria é uma organela presente na grande maioria das células eucarióticas, isto é, aquelas que têm núcleo. Ela é envolvida por duas membranas. A externa é lisa e a interna forma dobras chamadas cristas, que aumentam a superfície disponível. O espaço interno, delimitado pela membrana interna, é a matriz.
O número de mitocôndrias varia muito conforme o tipo de célula. Células com alta demanda de energia, como as do músculo cardíaco, tendem a ter muitas. Células com pouca demanda têm menos. Essa relação entre atividade e quantidade é um padrão geral, não uma regra exata.
Células sem mitocôndrias também existem. Bactérias não as têm, e algumas células eucarióticas as perderam ou as reduziram ao longo da evolução. Os glóbulos vermelhos maduros de mamíferos, por exemplo, não possuem mitocôndrias e obtêm energia por outra via, a glicólise. Esses exemplos mostram que a organela é comum, mas não universal.
O que se vê ao microscópio
Ao microscópio óptico, com corantes específicos ou marcadores fluorescentes, as mitocôndrias aparecem como pequenos corpos alongados ou arredondados, com tamanho da ordem de micrômetros. Em células vivas observadas por fluorescência, elas se movem, mudam de forma, se dividem e se fundem. Por isso a imagem escolar de uma mitocôndria sempre oval e isolada é uma simplificação.
Os detalhes das membranas e das cristas só aparecem ao microscópio eletrônico de transmissão. Nessas imagens, a dupla membrana e as dobras internas são observações diretas, repetidas por muitos laboratórios. Já as moléculas que trabalham nessas membranas não são vistas uma a uma nesse tipo de imagem comum.
Do alimento ao ATP
A molécula que a célula usa como fonte imediata de energia é o ATP. Ele funciona como uma espécie de bateria recarregável: libera energia ao ser quebrado em uma molécula menor e é reconstruído depois.
A produção de ATP a partir de açúcares tem etapas. A primeira, a glicólise, ocorre no citoplasma e não precisa de oxigênio. As etapas seguintes acontecem nas mitocôndrias: o ciclo de Krebs, na matriz, e a cadeia de transporte de elétrons, na membrana interna. Nessa cadeia, elétrons passam de uma proteína para outra, e o oxigênio é o aceptor final. Ele se combina com os elétrons e com íons de hidrogênio para formar água.
A passagem dos elétrons faz com que íons de hidrogênio sejam bombeados para o espaço entre as duas membranas. Esse acúmulo funciona como uma represa. Quando os íons voltam à matriz por uma enzima chamada ATP sintase, a energia do fluxo é usada para fabricar ATP. Esse mecanismo, a quimiosmose, foi proposto por Peter Mitchell, que recebeu o Nobel de Química de 1978 por esse trabalho.
Um DNA próprio
As mitocôndrias contêm DNA próprio, separado do DNA do núcleo. Em humanos, esse DNA é uma molécula circular pequena, que contém um número reduzido de genes. Muitas das proteínas necessárias à mitocôndria são codificadas no núcleo, produzidas fora dela e depois importadas.
As mitocôndrias também têm ribossomos próprios e se multiplicam por divisão, a partir de mitocôndrias já existentes. Elas não são fabricadas do zero pela célula. Em humanos, o DNA mitocondrial é herdado, em geral, da mãe, já que as mitocôndrias do óvulo é que passam ao embrião na grande maioria dos casos.
A teoria endossimbiótica
Como explicar um DNA circular, ribossomos próprios e membrana dupla dentro de uma célula? A teoria endossimbiótica propõe que as mitocôndrias descendem de bactérias que passaram a viver dentro de uma célula ancestral, em uma relação vantajosa para ambas. Com o tempo, a bactéria perdeu a independência e virou organela. A ideia foi defendida com força por Lynn Margulis a partir do fim dos anos 1960, em um artigo publicado em 1967.
Aqui é essencial distinguir modelo de observação. Ninguém assistiu a essa fusão ancestral ao microscópio. O que existe são evidências indiretas: o DNA circular, o tamanho e a divisão semelhantes aos de bactérias, os ribossomos parecidos e as comparações de sequências genéticas, que aproximam o DNA mitocondrial de certos grupos de bactérias. A teoria é amplamente aceita justamente porque várias linhas independentes apontam na mesma direção, mas continua sendo uma reconstrução do passado, e não uma imagem direta.
Os detalhes de como e quando a associação começou seguem em discussão entre os especialistas.
Os cloroplastos das plantas e das algas são tratados por muitos pesquisadores pelo mesmo raciocínio, como descendentes de bactérias fotossintetizantes. Nesse caso também há DNA próprio e membrana dupla, e o argumento tem a mesma natureza: uma conclusão sustentada por indícios, e não pela observação do evento original.
Mitocôndrias além da energia
Pensar nas mitocôndrias apenas como usinas é incompleto. Elas participam do armazenamento e da regulação de íons de cálcio, da produção de calor em alguns tecidos e dos sinais que levam uma célula à morte programada quando está danificada.
Quando o funcionamento mitocondrial falha, vários tecidos podem ser afetados. Este texto é apenas educativo e não serve para avaliar a saúde de ninguém.
Há ainda uma observação que ajuda a entender o papel dessas organelas: em células musculares e em células nervosas, as mitocôndrias se concentram nos pontos onde a demanda de energia é maior. Isso se vê ao microscópio de fluorescência, com marcadores que se acumulam nas mitocôndrias. A imagem mostra onde elas estão, mas não prova, sozinha, quanta energia cada uma produz naquele momento. Para isso, são necessárias medidas bioquímicas.