O que são mitocôndrias?
Talvez tenha ouvido mitocôndrias associadas ao moniker, “o Poder da Célula”. Como é que ganharam essa alcunha?
Mitocôndrias são as centrais eléctricas em miniatura ou fábricas em cada uma das células do seu corpo. Uma célula humana viva típica contém desde centenas a milhares de mitocôndrias.
Muito da mesma forma que o seu sistema digestivo, as mitocôndrias são como pequenos sistemas digestivos na sua célula, transformando alimentos em energia. Os açúcares, gorduras e aminoácidos das proteínas que ingerimos são convertidos em energia através das mitocôndrias. São tão eficazes nisto que geram cerca de 90% da energia que as nossas células necessitam.
Como são as mitocôndrias?
Mitocôndrias parecem-se com pequenos feijões na sua célula. São feitas de duas membranas: a membrana exterior e a membrana interior.
A membrana exterior actua como uma parede, cobrindo a totalidade da organela.
A membrana interna parece uma série de dobras, consistindo em vários compartimentos. Esta forma estratificada destina-se a maximizar a superfície das mitocôndrias, suportando uma maior eficiência na sua função.
Com a membrana interna está um fluido chamado matriz; é aqui que a magia acontece.
De onde vieram as mitocôndrias?
Antes de as mitocôndrias se tornarem inestimáveis para as células humanas, elas existiam completamente fora delas como organismos unicelulares e independentes. Pareciam-se muito com bactérias. Contudo, algum tempo na história biológica antiga, há mais de dois mil milhões de anos, elas fundiram-se com uma célula simples para formar uma relação simbiótica.
No início, o plano não era apenas fundir-se. As mitocôndrias, como bactérias, só queriam roubar às células hospedeiras a sua energia e depois deixá-las a morrer. Mas as bactérias cedo perceberam o benefício de trabalharem em conjunto com células simples.
As células simples fornecem-lhes antioxidantes para as proteger dos radicais livres e espécies reactivas tóxicas de oxigénio que as mitocôndrias geram como subproduto da produção de energia. Em troca, as mitocôndrias produzem a energia de que as células simples necessitam. É um negócio bastante doce. É como se as mitocôndrias pagassem renda em troca de habitação e utilidades.
Mitocôndrias são essencialmente alienígenas no seu corpo. As nossas mitocôndrias possuem mesmo o seu próprio ADN, chamado mtDNA, dando-lhes um genoma independente. Além disso, o ADN mitocondrial só é transmitido de mãe para filho, tornando-o mais geneticamente semelhante à sua mãe do que ao seu pai. De facto, as empresas modernas de testes de ascendência apoiam-se na sua linha de ascendência materna utilizando ADN mitocondrial.
O propósito das mitocôndrias.
As mitocôndrias têm um propósito primário: produzir energia. A fim de criar energia, criam uma molécula muito necessária conhecida como adenosina trifosfato ou ATP.
O que é ATP?
Os nossos corpos não criam e aproveitam a energia de imediato. Na realidade, armazena a energia que produzimos dos nossos alimentos numa molécula. ATP, ou trifosfato de adenosina, é a solução de armazenamento de energia primária para as nossas células. São como pequenas pilhas a flutuar por aí, à espera de serem utilizadas. “Tri”, que significa três, denota que existem três fosfatos na estrutura molecular.
Quando as células precisam de energia, o ATP é decomposto através de um processo chamado hidrólise. Isto é, na verdade, bastante fácil de fazer porque o ATP é uma molécula tão instável. Os três fosfatos em ATP são como três colegas de quarto que partilham uma sala. Eles não gostam um do outro e estão apenas à espera de serem divididos.
Quando a divisão acontece, a ligação molecular entre os fosfatos do grupo trifosfato de ATP é rompida, removendo um dos fosfatos da molécula de ATP. O trio torna-se um duo, transformando assim o ATP em ADP ou di-fosfato de adenosina.
Esta quebra liberta imensa energia e as nossas células utilizam a energia para alimentar uma actividade celular importante.
As nossas mitocôndrias trabalham arduamente para garantir que as nossas células têm “baterias” prontas a usar, ou ATP, a flutuar.
Como é que as mitocôndrias criam ATP?
Para criar mais ATP, as nossas mitocôndrias passam por uma série de reacções químicas para decompor os nossos alimentos, particularmente glicose, aminoácidos, e ácidos gordos. A glucose é realmente a molécula primária em que os nossos alimentos são decompostos, por isso vamos concentrar-nos na glucose para compreender como as nossas mitocôndrias convertem os alimentos em energia.
As nossas mitocôndrias levam as nossas moléculas de glucose através de um processo chamado respiração celular que é essencialmente apenas um processo de decomposição e conversão da glucose através da combinação de oxigénio com uma molécula de glucose. O oxigénio é derivado do ar que respiramos.
Este processo de adição de oxigénio à glucose produz uma cadeia de moléculas. Na sua forma mais rudimentar, o processo assemelha-se à seguinte fórmula:
Glucose + Oxigénio = Dióxido de Carbono, Água, e ATP.
Dióxido de Carbono e água são subprodutos do processo. Isto é respiração celular, simplificada.
No entanto, as nossas mitocôndrias não tomam glicose na sua forma bruta. Não é utilizável no seu estado normal, pelo que as nossas células quebram ainda mais a glicose antes de a passar para as nossas mitocôndrias. Este processo chama-se glicólise.
A forma decomposta da glicose é o que é realmente combinado com oxigénio para produzir uma rede de dióxido de carbono, NADH, FADH2, e ATP. Este processo é o que se chama o Ciclo de Krebs. Vamos quebrar os produtos deste processo:
Dioxido de carbono: Um dos nossos subprodutos. Expira-se isto.
NADH e FADH2: Nicotinamida adenina dinucleótido (NAD+) e flavina adenina dinucleótido (FAD) são coenzimas que ajudam a gerar mais ATP. NADH e FADH2 são as suas formas carregadas de electrões. Ignorem isto por agora. Falaremos sobre estes importantes jogadores mais tarde.
ATP: Energia!
Assim o Ciclo Krebs cria energia mas o Ciclo Krebs por si só não produz ATP suficiente do que as nossas células necessitam. Os verdadeiros prémios são o NADH e o FADH2 que são produzidos no processo. São eles que realmente nos produzem a maioria do nosso ATP através daquilo a que se chama a cadeia de transporte de electrões.
A cadeia de transporte de electrões é essencialmente um processo onde as nossas mitocôndrias “roubam” constantemente aos seus convidados. NADH e FADH2 são moléculas carregadas de electrões e as nossas mitocôndrias “roubam” estes electrões de NADH e FADH2, transformando-os em NAD+ e FADH como resultado.
Por sua vez, as nossas mitocôndrias pegam nestes electrões carregados e produzem uma tonelada de ATP, transformando os limões em limonada. Este processo é tão eficiente na produção de ATP, que a cadeia de transporte de electrões produz a maior parte da nossa energia ATP. Felizmente, os amigos dispostos das mitocôndrias, o NAD+ e o FAD, continuam a voltar com presentes de electrões carregados para sustentar o processo. É uma cadeia de abastecimento perfeita e o único subproduto neste processo é a água, completando assim a nossa fórmula:
Glucose + Oxigénio = Dióxido de Carbono, Água, e ATP.
Mitocôndria e envelhecimento.
Investigação da Escola de Cinesiologia e Ciências da Saúde da Universidade de York mostra que fazemos menos mitocôndrias à medida que envelhecemos. As suas mitocôndrias também se deterioram gradualmente à medida que envelhece, fazendo com que as poucas mitocôndrias que lhe restam trabalhem muito mais. De facto, a disfunção mitocondrial é considerada uma marca do envelhecimento.
Os mesmos investigadores da Universidade de York acreditam que isto é resultado de um desequilíbrio entre o nosso número de radicais livres e a capacidade da nossa célula de os remover. Mas a maioria da comunidade científica concorda que as mitocôndrias se tornam menos eficazes com o tempo devido à sua menor capacidade de fazer ATP.
Mitocôndrias respondem às suas necessidades energéticas.
Na maioria dos casos, o número de mitocôndrias que criamos está correlacionado com a quantidade de energia de que precisamos. Isto significa, em grande parte, que a nossa actividade diária dita o número de mitocôndrias que criamos e mantemos. Sempre que há uma mudança significativa no nosso estilo de vida ou hábitos, as nossas mitocôndrias ajustam o seu número.
David A. Hood, da Universidade de York, acredita que existe uma ligação entre as rotinas de exercício e a biogénese mitocondrial. A biogénese mitocondrial é uma série de reacções químicas complexas dentro do corpo que sinalizam a necessidade de mais ATP e, portanto, de mais mitocôndrias. As nossas mitocôndrias clonam-se essencialmente através de um processo de auto-replicação de modo a satisfazer a nova procura de energia.
No entanto, o oposto também é verdadeiro. Um estilo de vida sedentário pode sinalizar ao corpo que não precisamos de tanto ATP e inibir as mitocôndrias de se replicarem. Como resultado, as suas mitocôndrias produzem menos energia celular em geral, levando a disfunções metabólicas mais gerais.
Mitocôndrias e NAD+.
As mitocôndrias são cruciais para a criação de energia, não é tão simples como uma organela. Um monte de diferentes reacções químicas e coenzimas estão em jogo, nomeadamente uma molécula crítica conhecida como nicotinamida adenina dinucleótida ou NAD+.
Como mencionado anteriormente, duas coenzimas são criadas na respiração celular, FAD e NAD+. Contudo, entre as duas, produzimos muito mais NAD+ do que FAD. Se as mitocôndrias fossem fábricas, as moléculas NAD+ são a frota de camiões de entrega e as moléculas FAD são os condutores temporários que só trabalham a tempo parcial.
NAD+ é como o amigo mais fiável das mitocôndrias, fornecendo constantemente electrões carregados para produzir ATP abundante na cadeia de transporte de electrões.
Felizmente, a quantidade de NAD+ que produzimos declina naturalmente com a idade. Tal como as mitocôndrias, o número de NAD+ que temos nas nossas células é também largamente afectado pelo nosso estilo de vida e hábitos. Um estudo publicado em Relatórios Fisiológicos mostra que o treino de exercício físico pode aumentar naturalmente os níveis de NAD+. Pelo contrário, coisas como a idade, stress metabólico, stress imunitário, beber, comer em excesso podem contribuir para o esgotamento do NAD+.
Na busca de compreender a ciência do envelhecimento e a melhor forma de a gerir, a comunidade científica tem colocado um grande enfoque na investigação do NAD+ e na sua relação com a disfunção mitocondrial. É amplamente aceite que a saúde mitocondrial desempenha um enorme papel na nossa saúde humana global e o NAD+ faz parte dessa história. Felizmente, a manutenção da função mitocondrial saudável é possível com algumas mudanças no estilo de vida. Aqui estão algumas dicas sobre como apoiar a saúde mitocondrial.