As mitocôndrias são organelas que produzem quase todo o ATP que as células usam para realizar suas atividades metabólicas, mover-se, sintetizar novas moléculas. As mitocôndrias se apresentam em várias formas de acordo com o tipo de célula. Podem ser alongadas, arredondadas ou em forma de bastonetes. O número de mitocôndrias varia conforme a atividade celular: células de órgãos que requerem muita energia, como o coração e músculos, possuem muitas mitocôndrias, mais que, por exemplo, as células adiposas. Esse número também pode variar em uma mesma célula já que as mitocôndrias são capazes de se dividir e essa ocorre independente da divisão celular. As mitocôndrias possuem seu próprio DNA e RNA, assim como outras características que levam a crer que elas são resultado de uma relação simbiótica entre uma célula ancestral e um procarionte capaz de utilizar oxigênio e produzir ATP. A membrana mitocondrial externa tem semelhanças com a membrana plasmática, enquanto a membrana mitocondrial interna é dotada de cristas e possui cardiolipina, um tipo de lipídeo que não é encontrado nas membranas dos eucariontes. A matriz mitocondrial é um espaço gelatinoso e nela encontramos as enzimas do ciclo de Krebs. A maioria das proteínas mitocondriais é exportada do citoplasma para a mitocôndria, precisando atravessar os poros presentes nas membranas interna e externa. O reconhecimento de corpos e até a identificação de indivíduos pode ser feita pela análise do DNA mitocondrial. Os substratos glicose ou ácidos graxos chegam à matriz mitocondrial, onde são metabolizados, formando acetil-CoA que entra no ciclo de Krebs. Todos os NADH.H+ formados desde o início da quebra dos substratos alimentam a cadeia respiratória, que com a energia liberada bombeia prótons para o espaço intermembranar. Os prótons só podem voltar passando através da ATP sintase, que forma ATP a partir de ADP e Pi. A entrada de ADP e a saída de ATP são controladas pela mesma proteína transmembrana.
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