Mitocôndrias e inclusões

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Mitocôndrias
- É uma organela membranosa com duas unidades de membrana, com espaço
entre elas. 
- Da membrana interna partem prolongamentos chamados de cristas mitocondriais.
- Os grânulos elétron-densos têm diâmetro de 20 a 50nm. São mais numerosos em
células que apresentam uma grande quantidade de íons e de água.
- Estão presentes em todas as células eucariontes.
- São organelas envoltas por membranas e que convertem energia em formas que
possam ser utilizadas para dirigir as reações celulares.
- Quando a glicose é convertida em piruvato (glicólise), duas moléculas de ATP são
produzidas: o piruvato é importado para a mitocôndria e oxidado pelo oxigênio
molecular a CO2 e H2O, com produção de cerca de 36 moléculas de ATP/molécula de
glicose oxidada.
- São normalmente descritas como cilindros alongados, com diâmetro de 0,5 a 1µm
e comprimento de 6 a 10µm, assemelhando-se a bactérias.
- São encontradas em quase todos os tipos de células (exceto os queratinócitos
terminais) e constituem um dos mais notáveis exemplos de integração
morfofuncional.
- Mitocôndrias móveis: são móveis e plásticas, mudam constantemente suas
formas (cilíndrica e circular) e mesmo fundindo-se uma as outras e separando-se
novamente. Ora estão próximas ao núcleo, ora estão perto da membrana
plasmática. Variam suas posições dependendo da função da célula.
- Mitocôndrias fixas: permanecem fixas em determinados locais, fornecendo ATP
diretamente aos sítios onde há grande consumo do mesmo (ex.: flagelo dos
espermatozoides, célula muscular cardíaca).
- Morfologia: embora a morfologia básica da mitocôndria seja característica,
inúmeras variações podem ocorrer, em função da espécie em estudo, o tecido ou
órgão, atividade funcional, fisiológica, etc.
Forma:
 Varia de célula para célula
 Constante no mesmo tipo celular
 Filamentosas ou circulares
- Quando a célula é colunar ou prismática, a mitocôndria fica sempre na direção
ápice-base, ou seja, ela fica posicionada ao longo do maior eixo.
Local: geralmente ficam onde existe uma grande demanda de ATP. Podem estar na
periferia citoplasmática, podem estar próximas ao núcleo.
Número: 
 Hepatócitos: 1000 a 1600 por célula
 Oócitos: até 300000
Métodos de estudos:
 Microscopia óptica: localiza-se as mitocôndrias, mas não se visualiza uma
mitocôndria isolada. Técnica: hematoxilina férrica/fosfotúngstica (células
mortas); verde janus (in vivo)
 Microscopia de fluorescência: visualiza-se conjuntos de mitocôndrias
 Microscopia eletrônica: localiza-se uma mitocôndria isolada.
 Centrifugação fracionada
Centrifugação fracionada:
- Isola cada um dos componentes da mitocôndria, e estuda-se cada um
separadamente.
- Através do fracionamento celular, a composição bioquímica de cada uma das
membranas e dos espaços por elas delimitados foram determinados.
Membrana externa:
- Com espessura de 7nm, contém uma grande proteína formadora de canais,
denominada porina, o que torna a membrana externa permeável a todas as
moléculas de 5000 D. ou menos.
- Outras enzimas pré-existentes estão envolvidas: na síntese de lipídios
mitocondriais; convertem substratos lipídicos em formas que possam ser
subsequentemente, metabolizados na matriz.
Espaço intermembrana:
- Este espaço contém várias enzimas que utilizam o ATP proveniente da matriz para
fosforilar outros nucleotídeos.
- O espaço intermembrana é quimicamente equivalente ao citosol.
Membrana interna:
- A membrana interna, com 5nm de espessura, contém proteínas com três tipos de
funções:
 Aquelas que conduzem as reações de oxidação da cadeia respiratória;
 Um complexo enzimático, chamado ATP sintetase, que produz ATP na
matriz;
 Proteínas transportadoras específicas, que regulam a passagem de
metabólitos para dentro e fora da matriz.
- Ela contém uma alta proporção do “duplo” fosfolipídio cardiolipina, constituído
de 4 ácidos graxos, que ajuda a tornar a membrana especialmente impermeável a
íons.
Cristas:
- A membrana interna é geralmente retorcida, formando uma série de reentrâncias
na matriz, denominadas cristas. As cristas aumentam grandemente a área da
membrana interna.
- O número de cristas é três vezes maior nas mitocôndrias das células cardíacas
(onde é grande a demanda de ATP) do que nas células hepáticas (onde o consumo
de ATP é menor).
- Há diferenças marcantes entre as enzimas mitocondriais de diferentes tipos
celulares.
Matriz:
- A matriz contém centenas de enzimas, incluindo aquelas necessárias à oxidação
do piruvato e ácidos graxos e para o ciclo do ácido cítrico.
- Contém grânulos elétron-densos, sem proeminentes e encontrados mais
frequentemente nos tecidos que transportam maiores quantidades de águas e íons.
- Os grânulos elétron-densos medem 20 a 50nm de diâmetro sendo que eles
provavelmente contêm cálcio, magnésio, fósforo e material inorgânico. 
- A matriz contém ainda várias cópias idênticas do DNA mitocondrial, ribossomos
especiais (menores que os citoplasmáticos e respondem aos antibióticos do mesmo
modo que outro tipo de célula), tRNAs, e várias enzimas requeridas para a
expressão dos genes mitocondriais.
- O DNA mitocondrial com o DNA do núcleo da célula são responsáveis pela síntese
de proteínas que estão dentro da mitocôndria. A maioria das proteínas que estão
dentro da mitocôndria são fabricadas sob o comando do DNA do núcleo, e depois
vão ser importadas para dentro da mitocôndria. Uma pequena quantidade de
proteínas vai ser fabricadas sob o comando do DNA mitocondrial pelos ribossomos
especiais.
Genoma da mitocôndria:
- As células devem gerar novas organelas citoplasmáticas se quiserem crescer e
dividir. Devem também substituir aquelas organelas que estão degradadas como
parte do processo contínuo de rotatividade de organelas.
- Quando uma mitocôndria quer substituir uma velha, a mitocôndria duplica seu
material e divide para duas. A biossíntese de mitocôndrias envolve a contribuição
de dois sistemas genéticos separados (núcleo da célula e DNA mitocondrial).
- A maioria das proteínas mitocondriais são codificadas pelo DNA nuclear e
importadas para a organela, depois de serem sintetizadas pelos ribossomos
citosólicos. 
- O tráfego é unidirecional: citosol → organela.
- Algumas proteínas são codificadas pelo DNA mitocondrial e sintetizadas pelos
ribossomos dentro da organela.
Ação de inibidores sobre a biossíntese de proteínas em mitocôndrias:
- Alguns antibióticos vão inibir a biossíntese de proteínas em mitocôndrias ao nível
do núcleo, no citoplasma ou dentro da própria mitocôndria.
Crescimento e divisão:
- As mitocôndrias nunca são formadas de novo; sempre se originam pelo
crescimento e pela divisão de pré-existentes.
- Cada organela deve dobrar a sua massa e então se dividir no meio, uma vez a
cada geração celular.
- Na maioria das células, a mitocôndria divide-se durante a interfase;
contrariamente, a replicação do DNA não está limitada a fase S, mas ocorre ao
longo do ciclo celular.
- As moléculas individuais de DNA aleatoriamente se replicam, ou seja, num dado
ciclo celular, algumas podem se replicar mais de uma vez e outras simplesmente
não se dividem.
Moléculas de DNA circular:
- As moléculas de DNA das mitocôndrias são relativamente pequenas e simples, e,
exceto para os genomas mitocondriais de algumas algas e protozoários, são
circulares.
- As mitocôndrias contêm múltiplas cópias da molécula de DNA, normalmente
distribuídas na matriz desta organela e supostamente presas à membrana interna.
- A estrutura do DNA assemelha-se mais àquela das bactérias do que à cromatina
dos eucariontes. NÃO HÁ HISTONAS.
Sistemas Genéticos:
- Apesar do pequeno número de proteínas codificado pelos seus genomas, as
mitocôndrias conduzem suas próprias replicações de DNA, transcrição de DNA e
síntese de proteínas.Esses processos ocorrem em sua matriz.
Evolução:
- Acredita-se que existia uma célula procariótica primitiva, onde o DNA estava
grudado no interior da membrana plasmática. Isso evoluiu para um procarioto
aeróbico ou ocorreu a invaginação e formou-se um núcleo com uma célula
eucariótica anaeróbica sem mitocôndria. Depois essa célula engolfou uma célula
procariótica aeróbica por endocitose, formando uma célula eucariótica contendo o
endossimbionte procariótico aeróbico. Posteriormente, houve transferência de
genes do procarioto para o núcleo, assim formando a célula eucariótica atual, com
mitocôndria e núcleo.
Célula do músculo estriado esquelético
Imagem: mitocôndrias entre as miofibrilas
Célula cúbica renal
Célula da adrenal
Flagelos de dois espermatozoides
Corte de rim de rato
Preparação corada com hematoxilina férrica
G: glomérulo
Células HE LA
Microscopia de fluorescência.
Mitocôndrias estão em amarelo.
Célula acinar do pâncreas
Microscopia eletrônica de transmissão.
Cristas mitocondriais estão perpendiculares ao maior eixo.
Ultra-estrutura
Microscopia eletrônica de transmissão 
Vermelha: Membrana Externa
Azul: Membrana Interna
Verde: Matriz Mitocondrial
Lilás: Cristas
Tipos de cristas mitocondriais: 
Imagem 1: perpendiculares ao maior eixo
Imagem 2: paralelas ao maior eixo
Tipos de cristas mitocondriais:
Imagem 1: cristas piramidais 
Imagem 2: cristas tubulares 
Tipos de cristas mitocondriais:
Imagem 1: cristas que formam zig-zag ao maior eixo
Imagem 2: cristas concêntricas ao maior eixo
Divisão
CÉLULA: Túbulo Contorcido Proximal
MORFOLOGIA: Cúbica
SETA: Mitocôndrias
Moléculas de DNA circular
Eletromicrografia de hepatócito de rato, exibindo numerosas secções de retículo
endoplasmático rugoso (R), mitocôndrias (M), alguns polissomos (P) e vesículas
(V) (46.000X). 
Detalhe – Uma mitocôndria (Ma) (60.000X).
Eletromicrografia de um leucócito humano (neutrófilo), exibindo um proeminente
aparelho de Golgi (g), algumas mitocôndrias (m), retículo endoplasmático (r), um
núcleo lobulado (n) e, evidenciado citoquimicamente, através da detecção da
enzima peroxidase, alguns grânulos azurófilos (lisossomos) (l) (25.000X).
Eletromicrografia de um leucócito humano, exibindo um proeminente aparelho de
Golgi (círculo branco), numerosas mitocôndrias, esféricas ou alongadas e um
núcleo (N). (25.000X).
Eletromicrografia de um corte longitudinal de espermatozoide de molusco, exibindo
a cabeça e parte de sua peça intermediária, apresentando um core central de
microtúbulos e ao seu redor, mitocôndrias. (27.000X)
Eletromicrografia de um corte transversal (CT) da peça intermediária de
espermatozoides de molusco, exibindo vários axonemas (setas) e ao redor de cada
um, as mitocôndrias. (36.000X)
Eletromicrografia de fígado de rato exibindo uma mitocôndria (Mi), com suas
membranas, externa e interna, algumas cristas mitocondriais que atravessam a
organela no seu menor eixo (seta) e a matriz mitocondrial (*) (80.000X).
Inclusões
- De acordo com o tipo e estado funcional da célula, observamos no citoplasma ou
núcleo, acúmulos de substancias diversas; são as inclusões.
- As inclusões são estruturas com propriedades de coloração características, que
são formadas a partir dos produtos metabólicos da célula.
- As inclusões são consideradas como componentes imóveis e inanimados das
células. Parte delas é circundada por membrana plasmática, e outra parte NÃO É,
como por exemplo as gotículas lipídicas e o glicogênio.
- As inclusões citoplasmáticas são classificadas em:
 Substância de reserva energética (ex.: glicogênio e lipídeos)
 Pigmentos: endógenos (pigmentos de melanina, lipofuscina,
hemossiderina); exógenos (carotenos, partículas de carbono)
 Inclusões cristalinas: presentes nas células de Sertoli e de Leydig, nos
testículos.
Glicogênio: 
- É um polímero altamente ramificado composto por unidades de glicose utilizadas
para armazenar energia nas células animais.
- O glicogênio não é corado nas preparações de rotina com H & E, porém, com
procedimentos especiais de fixação e coloração (método do PAS) é observado ao
MO.
- As células hepáticas e musculares estriadas geralmente contêm grandes
quantidades de glicogênio.
- Ao MET, o glicogênio apresenta-se como grânulos de 25 a 30 nm de diâmetro ou
como agrupamentos de grânulos, ocupando significativa porção do citoplasma.
Lipídeos:
- As gotículas lipídicas geralmente são inclusões nutritivas que fornecem energia
para o metabolismo celular.
- Elas podem aparecer em uma célula por um curto intervalo de tempo (ex.: células
absortivas intestinais) ou podem residir por um longo intervalo de tempo, em
outros tipos células.
- As gotículas lipídicas normalmente são extraídas por solventes orgânicos, nos
procedimentos de rotina; porém, tecidos processados por técnicas especiais de
fixação e coloração (método de Sudan III), podem ser observadas no
microscópio ótico. 
Preparação: Montagem total da folha Elodea canadensis
Sem coloração
Organela: Cloroplasto
Cloroplasto
Preparação: Corte de fígado
Técnica/Método: Reação de PAS
Célula: Hepatócito
Morfologia: Poligonal
Inclusão/Macromólecula: Glicogênio
Preparação: corte de tecido adiposo
Técnica/Método: Tetróxido de ósmio (OsO4)
Célula: Adipócito
Inclusão/Macromólecula: Lipídios
Preparação: corte de escama de peixe
Técnica: Montagem total
Célula: Melanóforo
Morfologia: Estrelada
Inclusão: Melanina
Preparação: Corte de pele humana
Coloração: Hematoxilina e eosina
Célula: Melanócito
Morfologia: Globosa
Inclusão: Melanina
Célula: melanócito
Inclusão: melanina
PREPARAÇÃO: Corte de Elodea canadensis
TÉCNICA: Montagem Total
ORGANELA: Cloroplasto
MORFOLOGIA: Ovalada
*não tem coloração
ELETROMICROGRAFIA: Lipídios e Glicogênio
Melanócito
Formação da melanina
Inclusão do tipo catavento
Inclusão cristalina tipo “poupa digital”
Inclusão cristalina de Reinke