Qual a relação da membrana plasmática e a teoria da origem da mitocôndria de bactérias?

Conheça a teoria endossimbiótica, que explica como os cloroplastos e as mitocôndrias surgiram na célula eucarionte.

Mitocôndria e cloroplastos são organelas celulares importantes, estando relacionadas, respectivamente, com o processo de respiração celular e fotossíntese. Essas organelas apresentam algumas características peculiares que sugerem elas tenham surgido de maneira especial nas células eucariontes. A teoria que explica essa ideia de origem é a endossimbiótica, proposta por Lynn Margulis.

→ O que a teoria endossimbiótica propõe?

Segundo a teoria endossimbiótica, os cloroplastos e as mitocôndrias surgiram nas células eucariontes por causa de uma associação simbiótica, ou seja, que beneficiava todos os envolvidos. De acordo com essa ideia, um organismo heterotrófico, que podia englobar partículas, fagocitou (envolveu) procariontes que viviam livremente e eram capazes de realizar algumas importantes funções para a célula.

As mitocôndrias eram provavelmente procariontes que utilizavam o oxigênio e realizavam o processo de respiração celular, fornecendo energia para a célula que o englobou. Alguns dos procariontes englobados faziam fotossíntese e passaram a viver de maneira harmoniosa dentro do organismo que os fagocitou, dando origem aos cloroplastos.

Por causa das vantagens que esses organismos tinham ao viver juntos, com o tempo, eles tornaram-se um único organismo. A teoria é chamada de endossimbiótica, pois sugere que uma célula vivia dentro de outra.

→ Que características permitem confirmar essa teoria?

A teoria é sustentada pelo fato de que cloroplastos e mitocôndrias apresentam algumas semelhanças com organismos procariontes, como bactérias. Entre essas semelhanças, podemos citar:

• Tamanho e forma semelhante, assim como semelhança bioquímica e genética;

• Presença de DNA e ribossomos próprios nos cloroplastos e nas mitocôndrias;

• DNA diferente do presente no núcleo da célula;

• Sistema de membrana interno e presença de duas membranas revestindo essas organelas;

• Capacidade de crescer e dividir-se dentro da célula.

Aproveite para conferir a nossa videoaula sobre o assunto:

A teoria endossimbiótica foi proposta pela primeira vez na década de 60 pela microbiologista americana Lynn Margulis.

Durante muitos anos a teoria foi alvo de duras críticas por parte de outros biólogos. No entanto, com o levantamento de diversas evidências empíricas e com a publicação do livro intitulado “A simbiose na evolução celular” a teoria de Margulis começou a se popularizar. Atualmente ela é amplamente aceita pela comunidade científica.

Segundo esta teoria, há milhares de anos atrás, as mitocôndrias e os cloroplastos das células eucariontes teriam sido organismos procariontes de vida livre. Estes organismos foram então englobados (através do processo de endocitose) por células maiores com as quais estabeleceram uma relação de simbiose. As mitocôndrias seriam o resultado da endocitose de procariontes aeróbios e os cloroplastos de procariontes fotossintetizantes (possivelmente cianobactérias). Desta forma, forneceriam energia à célula hospedeira, enquanto esta os protegeria do meio externo.

Evidências a favor da teoria

Uma série de evidências apóia a teoria da origem endossimbiótica das mitocôndrias e dos cloroplastos. Em primeiro lugar, as mitocôndrias e os cloroplastos possuem seu próprio genoma e seu DNA é capaz de se autoduplicar. O genoma destas organelas é formado por uma molécula de DNA circular. Diferentemente do DNA nuclear, o DNA destas organelas não se encontra associado a um tipo de especial de proteína chamado de histona. Esta organização é muito mais próxima daquela encontrada em bactérias do que em organismos eucariontes. Da mesma forma, a estrutura dos ribossomos encontrados em tais organelas é mais parecida com a estrutura dos ribossomos dos procariontes do que dos eucariontes.

Em segundo, algumas das proteínas necessárias à fabricação das mitocôndrias e dos cloroplastos são produzidas exclusivamente pelo DNA destas organelas e não pelo DNA contido no núcleo das células. Ou seja, apenas células que contenham estas organelas são capazes de fabricar novas mitocôndrias ou cloroplastos.

Em terceiro, as mitocôndrias e os cloroplastos possuem sua própria maquinaria para a síntese de proteínas. Sendo que esta maquinaria é muito similar àquela encontrada em organismos procariontes.

Outra evidência a favor da teoria é que diversas substâncias que inibem a síntese de proteínas no núcleo não afetam a atividade do DNA mitocondrial ou dos cloroplastos. Por outro lado, muitas substâncias que inibem a síntese proteica das organelas não interferem na atividade nuclear. Além disso, certos antibióticos que inibem a síntese proteica em bactérias também o fazem nas mitocôndrias e cloroplastos de organismos eucariontes, evidenciando a sua similaridade.

Uma possível falha na da teoria?

Experimentos realizados em laboratório revelam que tanto as mitocôndrias quanto os cloroplastos não são capazes de sobreviver fora da célula em ambientes ricos em oxigênio. Também foi observado que todas as proteínas codificadas pelo DNA das mitocôndrias e dos cloroplastos são utilizadas pelas próprias organelas. No entanto, o funcionamento de ambas depende também de proteínas codificadas pelo DNA nuclear. Estas proteínas (por exemplo, o citocromo C) são sintetizadas no citoplasma e então transportadas para a mitocôndria ou para o cloroplasto.

Estes argumentos já foram utilizados para questionar se tais organelas foram realmente organismos de vida livre e independente num passado distante. Porém, a teoria endossimbiótica responde a estas críticas argumentando que ao longo de milhares de anos de simbiose, os procariontes englobados sofreram um profundo processo de coevolução com as células hospedeiras. Este processo os tornou, em grande parte dependente destas e, consequentemente, incapazes de sobreviver atualmente no meio externo, bem como de produzir certas proteínas necessárias ao seu funcionamento.

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